Crashkurs Regelungstechnik
Eine praxisorientierte Einführung mit Begleitsoftware
Jörg Kahlert
Diese Publikation zitieren
Jörg Kahlert, Crashkurs Regelungstechnik (2019), VDE Verlag, Berlin, ISBN: 9783800748433
4007
Accesses
Accesses
12
Quotes
Quotes
Beschreibung / Abstract
Die Beschäftigung mit der Regelungstechnik ist für das Verständnis einer Vielzahl technischer, aber auch nichttechnischer Einrichtungen und Vorgänge unabdingbar. Einfache qualitative Zusammenhänge können dabei häufig bereits ohne allzu ausgeprägte mathematische Vorkenntnisse veranschaulicht werden. Für ein tieferes Eindringen in die Materie und die Herleitung quantitativer Aussagen sind aber Grundkenntnisse in höherer Mathematik und Systemtheorie erforderlich.
Dieses Einführungswerk zur Regelungstechnik vermittelt daher die Grundlagen der einzelnen Themengebiete zunächst jeweils ohne überflüssigen mathematischen „Ballast"". Ausgewählte Teilaspekte werden anschließend mithilfe entsprechender mathematischer Werkzeuge vertieft. Diese mathematisch anspruchsvolleren Abschnitte sind dabei jedoch jeweils klar erkennbar von den Grundlagenthemen abgesetzt. Sie können vom mehr praxisorientierten Leser einfach ausgelassen werden, ohne dass dadurch das Verständnis der nachfolgenden Kapitel gefährdet wird. In dieser zweiten Auflage wurde der Realisierung von Reglern ein eigenes Kapitel gewidmet. Berücksichtigt wird die Realisierung von Analogreglern, stetigen linearen Reglern (elektronisch), bis hin zu Digital-, SPS- und schaltenden Reglern.
Nahezu alle im Buch behandelten Themen werden durch eine Vielzahl von Beispielen ergänzt, die sich mit der beigefügten Begleitsoftware nachvollziehen lassen. Sie können damit als Ausgangspunkt für eigene Experimente genutzt werden. Dadurch erfährt der ansonsten eher als „trocken"" und sehr abstrakt angesehene Stoff „Regelungstechnik"" eine wesentliche Auflockerung.
Dieses Einführungswerk zur Regelungstechnik vermittelt daher die Grundlagen der einzelnen Themengebiete zunächst jeweils ohne überflüssigen mathematischen „Ballast"". Ausgewählte Teilaspekte werden anschließend mithilfe entsprechender mathematischer Werkzeuge vertieft. Diese mathematisch anspruchsvolleren Abschnitte sind dabei jedoch jeweils klar erkennbar von den Grundlagenthemen abgesetzt. Sie können vom mehr praxisorientierten Leser einfach ausgelassen werden, ohne dass dadurch das Verständnis der nachfolgenden Kapitel gefährdet wird. In dieser zweiten Auflage wurde der Realisierung von Reglern ein eigenes Kapitel gewidmet. Berücksichtigt wird die Realisierung von Analogreglern, stetigen linearen Reglern (elektronisch), bis hin zu Digital-, SPS- und schaltenden Reglern.
Nahezu alle im Buch behandelten Themen werden durch eine Vielzahl von Beispielen ergänzt, die sich mit der beigefügten Begleitsoftware nachvollziehen lassen. Sie können damit als Ausgangspunkt für eigene Experimente genutzt werden. Dadurch erfährt der ansonsten eher als „trocken"" und sehr abstrakt angesehene Stoff „Regelungstechnik"" eine wesentliche Auflockerung.
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
- Crashkurs Regelungstechnik
- Ihre Meinung zählt!
- Ergänzende Materialien zum Download
- Impressum
- Vorwort
- Inhalt
- 1 Einführung
- 1.1 Aufgaben der Regelungstechnik
- 1.2 Steuern oder Regeln
- 1.3 Regelkreise im Wirkungsplan
- 1.4 Festwert- und Folgeregelung
- 1.5 Mehrgrößenregelung
- 1.6 Elemente und Größen des Regelkreises
- 2 Die Regelstrecke
- 2.1 Regelstrecken mit und ohne Ausgleich
- 2.2 Statisches Verhalten der Regelstrecke
- 2.3 Dynamisches Verhalten der Regelstrecke
- 2.4 Experimentelle Ermittlung von Strecken-Kenngrößen aus der Sprungantwort
- 3 Regelungen mit PID-Reglern
- 3.1 Typen von Reglern
- 3.2 Der Proportional-Regler (P-Regler
- 3.3 Der Integral-Regler (I-Regler
- 3.4 Der Proportional-Integral-Regler (PI-Regler)
- 3.5 Der Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler)
- 3.6 Der Proportional-Differential-Regler (PD-Regler)
- 3.7 PID-T1- und PD-T1-Regler
- 3.8 Anti-Windup-Maßnahmen
- 4 Entwurf von PID-Reglern
- 4.1 Anforderungen an den Regelkreis
- 4.2 Geeignete Regler-Strecken-Kombinationen
- 4.3 PID-Entwurf nach Ziegler/Nichols
- 4.4 Einstellregeln nach Chien, Hrones und Reswick
- 4.5 Einstellregeln nach Oppelt
- 4.6 PID-Entwurf nach der T-Summen-Regel
- 4.7 PID-Entwurf nach dem Betragsoptimum
- 4.8 Numerische Optimierung von Reglern
- 4.9 Selbsteinstellende und adaptive Regler
- 5 Regelungen mit unstetigen Reglern
- 5.1 Unstetige Regler ohne Rückführung
- 5.2 Unstetige Regler mit Rückführung
- 6 Vermaschte Regelkreise
- 6.1 Störgrößenaufschaltung
- 6.2 Hilfsgrößenaufschaltung
- 6.3 Unterlagerte Regelung (Kaskadenregelung)
- 7 Digitale Regelung
- 7.1 Prinzip der digitalen Regelung
- 7.2 Der digitale PID-Regler
- 7.3 Einstellregeln für digitale PID-Regler
- 8 Reglerentwurf im Frequenzbereich
- 8.1 Frequenzgang linearer Systeme
- 8.2 Grafische Darstellung des Frequenzgangs
- 8.3 Frequenzgang regelungstechnischer Grundglieder
- 8.4 Frequenzgang von Reihenschaltungen
- 8.5 Frequenzgang des PID-Reglers
- 8.6 Stabilität von Regelkreisen
- 8.7 Reglerentwurf
- 9 Unscharfe Regelung (Fuzzy Control)
- 9.1 Der Mensch als Regler
- 9.2 Grundlagen der Fuzzy-Logik
- 9.3 Fuzzy Controller
- 9.4 Hybride und adaptive Fuzzy-Regelungssysteme
- 10 Realisierung von Reglern
- 10.1 Analogregler auf Basis von Operationsverstärkern
- 10.2 Digitalregler
- 10.3 SPS-Regler
- 10.4 Schaltende Regler
- 11 Begleit-Software zum Buch
- 11.1 Installation der Software
- 11.2 Programmmodule von WINFACT 7
- 11.3 Das blockorientierte Simulationssystem BORIS
- 11.4 Ermittlung von Frequenzgängen mit LISA
- 11.5 Reglerentwurf im Frequenzbereich mit RESY
- 11.6 Entwurf und Analyse von Fuzzy-Systemen mit FLOP
- 12 Anwendungsbeispiel: Drehzahlregelung eines Gleichstromantriebs
- 12.1 Vorstellung der Regelstrecke
- 12.2 Reglerentwurf im Zeitbereich
- 12.3 Reglerentwurf im Frequenzbereich
- 12.4 Vergleich der Entwurfsergebnisse
- Formelzeichen und Benennungen Deutsch – Englisch
- Literatur
- Stichwortverzeichnis