zum Directory-modus

Regelungstechnik

Regelkreise

Generell unterscheidet man zwischen 3 Arten von Regelkreisen:

  • Einschleifige Regelkreise, bei denen nur die (einzige) Regelgröße zurückgeführt und mit dem Sollwert verglichen wird.
  • Mehrschleifige Regelkreise, bei denen neben der eigentlichen Regelgröße weitere Größen (Hilfsregelgrößen) in unterlagerten Regelschleifen geregelt werden.
  • Mehrgrößenregelungen, bei denen mehrere gleichberechtigte physikalische Größen gleichzeitig geregelt werden. Nachfolgend seien einige der Systeme und Komponenten näher beschrieben:

Prozess

  • Der Begriff Prozess kennzeichnet im allgemeinen Sinne die zeitliche Änderung von Materie, Energie, oder Information in einem System. Ein System, dessen Größen in einer gewünschten Weise beeinflusst werden, heißt auch Regelstrecke. Auf diese wirken die folgenden Größen ein:
  • Stellgrößen, also diejenigen Größen, mit denen das Verhalten des Prozesses gezielt beeinflusst werden kann.
  • Störgrößen, d.h., diejenigen Größen, die das Verhalten des Prozesses in unerwünschter und nicht vorhersehbarer Weise beeinflussen. Die Eingriffsorte der Störgrößen heißen Störorte. Störgrößen werden mit zt bezeichnet, wobei durch Indizes zwischen mehreren Störgrößen unterschieden werden kann.
  • Regelgrößen, das sind diejenigen Prozessgrößen, die in einer vorgegebenen Weise verändert werden sollen. Regelgrößen werden mit xt bezeichnet; mehrere Regelgrößen werden durch einen laufenden Index unterschieden.

Messwertgeber

  • Der Messwertgeber erfasst fortlaufend oder zu diskreten Zeitpunkten die Regelgröße. Der Ort des Messabgriffs bei örtlich ausgedehnten Regelstrecken heißt Messort. Die Messeinrichtung lässt sich unterteilen in
  • Messwertaufnehmer (Fühler, Sensor), der den momentanen Wert der Prozessgröße, z.B. der Temperatur, mittels eines geeigneten physikalischen Effekts, etwa des thermoelektrischen Effekts, erfasst.
  • Messwertumformer, der den Messwert in eine für die Weiterverarbeitung geeignete Form, z.B. ein Einheitssignal oder eine digital codierte Größe, umwandelt.

Vergleicher

  • Der Vergleicher bildet aus den momentanen Werten von Führungsgröße w(t) und erfasster Regelgröße xR(t) die Regeldifferenz e(t)=w(t)-xR(t), die ein Maß für die Abweichung der Regelgröße vom Sollwert ist.

Regelglied

  • Das Regelglied verändert den zeitlichen Verlauf der Regeldifferenz e(t) in geeigneter Weise derart, dass der Regelkreis insgesamt das geforderte Verhalten zeigt. Das Regelglied besteht meist aus einem aktiven Element, z.B. einem elektronischen Operationsverstärker, das mit passiven Elementen beschaltet wird. Außerdem erfüllt es die Aufgabe der leistungsgemäßen Entkopplung von Führungsgrößengeber bzw. Messwertgeber und Stellglied; hierfür muss dem Regelglied Hilfsenergie zugeführt werden. Bei der digitalen Regelung mittels Prozessrechner ist ein Regelalgorithmus zu entwerfen. Darüber mehr im nächsten Kapitel.

Steller

  • Mittels eines Stellers greift der Regler derart in den Prozess ein, dass die Regelgröße den gewünschten Wert annimmt, hierfür muss dem Steller in den meisten Fällen Hilfsenergie zugeführt werden. Die Stelleinrichtung lässt sich unterteilen in
  • den Stellantrieb, in dem die zugeführte Hilfsenergie (z.B. elektrische) in eine andere Energieform (z.B. mechanische) umgesetzt wird, und
  • das Stellglied, mit dem die Prozessvariablen direkt beeinflusst werden können
  • Eine derartige Unterteilung ist aber nicht in allen Fällen möglich.

Führungsgrößengeber

  • Durch den Führungsgrößengeber (Sollwertgeber, Sollwerteinsteller) wird die Führungsgröße der Regelgröße x(t) als zeitlich konstante oder veränderliche Größe w(t) vorgegeben.

Struktur des Regelkreises

  • Die eben vorgestellten Komponenten werden in einem einschleifigen Regelkreis kombiniert. Die Komponenten Regler und Steller werden zusammenfassend als Regeleinrichtung bezeichnet.
Abb.1
Regelkreis
Seite 4 von 6