Regler

Blockschaltbild:

Regelgröße (Istwert)                          x

Führungsgröße (Sollwert)                              w

Stellgröße                    y

Regeldifferenz (Sollwertabweichung)          e = w - x

Störgröße                     z

Regelungsarten:

Folgeregelung:

Die Regelgröße folgt den Werten der Führungsgröße, die sich während der Regelung ändern kann.

Anwendung: Bahnsteuerung mit Lageregelung (Interpolator liefert laufend neue Positions-Sollwerte in Abhängigkeit der Istposition).

Zeitplanregelung

Dies ist eine Folgeregelung, bei der die Führungsgröße nach einem Zeitplan vorgegeben wird.

Anwendung: Heizung, die neben einem Thermostat auch in Abhängigkeit einer Schaltuhr geregelt wird.

Festwertregelung:

Vorgabe ist ein fixer Sollwert

Anwendung: geregeltes Netzgerät

P-Regler:

Den Quotienten aus Ausgangs- und Eingang nennt man Proportionalbeiwert K_P.

Der P-Regler ist der schnellste Regler. Er kann deswegen nur langsame Strecken regeln, da es sonst zu Schwingungen kommt (besonders bei großem K_P). Man benutzt den P-Regler zur Regelung von I-Strecken und PT₁-Strecken. Für die Regelung von PT₁-Strecken muß die Verstärkung ausreichend hoch sein.

I-Regler:

               

                 

Sprungantwort                                   Bode-Diagramm

Der I-Regler ist der langsamste der Regler. Er eignet sich für die Regelung einer P-Strecke. Auch der PI-Regler ist für die Regelung einer P-Strecke geeignet. Man entscheidet sich für den I-Regler bei großen vorübergehenden Regelabweichungen und schnelles Ausregeln dieser Regelabweichungen. Dabei muß K_IR groß sein.

PI-Regler:

Sprungantwort                                   Bode-Diagramm

Der PI-Regler eignet sich zum Regeln von P-Strecken, I-Strecken und PT₁-Strecken.

Für die Regelung einer P-Strecke verwendet man einen PI-Regler für die Verringerung der vorübergehenden Regelabweichung. Die Zeit für das Ausregeln ist größer als beim P-Regler, weil K_IR nicht zu groß werden darf, damit der Regelkreis stabil bleibt.

Für eine sehr gute Regelung einer I-Strecke benutzt man PI-Regler mit großem K_P und K_IR.

Für die Regelung einer PT₁-Strecke darf K_I gegenüber K_P nicht zu groß werden. da sonst Schwingneigung besteht. Vergrößert man K_P so entsteht eine sehr gute Regelwirkung.

PD-Regler

Sprungantwort                                   Bode-Diagramm

Der PD-Regler wird zur Regelung von Strecken mit quadratischem zeitlichen Verlauf verwendet, da ein P-Regler zu Mittkopplung führt und Regler mit I- oder PI-Verhalten zu langsam sind. Für eine zufriedenstellende Regelung müssen K_P und K_D ausreichend hoch sein. Eine Regelabweichung bleibt allerdings bestehen.

PID-Regler:

Sprungantwort                                   Bode-Diagramm

Dieser Regler ist wie der PD-Regler für die Regelung von Strecken mit quadratischem zeitlichen Verlauf bestimmt. Er kann im Gegensatz zum PD-Regler die Regelabweichung völlig ausregeln.

Unstetige Regler:

Unstetige Regler sind nicht in der Lage, daß die Regelabweichung gleich 0 wird.

2-Punktregler:

Der Ausgang eines 2-Punktreglers kann 2 Stellgrößen y abgeben:

y₁=0                keine Stellgröße

y₂=y_max            maximale Stellgröße

Diese Beiden Stellsignale werden abgegeben, wenn der Istwert x den Sollwert w überschreitet oder unterschreitet.

3-Punktregler:

Der Ausgang eines 3-Punktreglers kann 3 Stellgrößen y abgeben:

y₁=0 keine Stellgröße

y₂=y_stat dieser Wert ist so zu wählen, daß der am häufigsten

vorkommende Betriebszustand erreicht wird

y₃=y_max maximale Stellgröße

Liegt der Istwert x bis zu Dw über oder unter dem Sollwert w, so wird die Stellgröße y_stat abgegeben. Bei weiterer Überschreitung ist y=0, bei weiterer Unterschreitung ist y=y_max.