Regelungstechnik:
Praxisbezogene Auslegung von Reglern

Zum Thema

PI/PID-Regler bilden das regelungstechnische Rückgrat in der Automatisierungstechnik. Basis für eine Reglereinstellung ist eine Grundkenntnis über die Struktur und die Parameter der Regelstrecke. Für die Wahl der Reglerparameter gibt es einerseits eine Reihe von theoretisch gut begründeten Einstellregeln, andererseits finden sich in der Literatur auch tabellarische Einstellregeln, die zu einem weniger guten Verhalten führen.

Im Kurs werden aufeinander abgestimmte Methoden zur Parameterbestimmung der Regelstrecke und zur Einstellung der Reglerparameter vorgestellt. Die Teilnehmer können diese Verfahren mittels Rechnersimulationen einüben und die Vorgehensweise vertiefen.

Das Seminar setzt gezielt an praktischen Problemen an und vermittelt das notwendige Basiswissen, um Regler einzusetzen und mit einfach nutzbaren Einstellregeln zu optimieren.

Inhalt

1. Steuerung, Regelung, Blockschaltbild – P/PI/PID/PIDT1-Regler und ihr wesentliches Zeitverhalten, digitale Regler, Auswirkungen der Abtastzeit
2. Sprungantwort von Regelstrecken – Methoden zur Nachbildung mit Modellen niedriger Ordnung; Simulation verschiedener Regelstrecken, Bestimmung der Streckenparameter
3. Auswahl von Reglern für verschiedene Streckenklassen – Parametrierungsverfahren, Simulation geschlossener Regelkreise, Führungs- und Störverhalten
4. Erreichbare Genauigkeit für einschleifige Regelkreise – Gleichgewichtstheorem, Auswirkung von Störungen unterschiedlicher Frequenz
5. Kaskadenregelung – Prinzipien, Einstellregeln, erreichbare Genauigkeiten; Simulation von Kaskadenregelkreisen
6. Störgrößenaufschaltung – Prinzipien, Einstellregeln, Kombination mit Kaskadenregelung
7. Auswirkung von Begrenzungen der Stellglieder – Wind-Up, Anti-Windup-Konzepte; Simulation und Vergleich unterschiedlicher Methoden
8. Mehrgrößenregelungen – Strukturen, Entkopplung, Einstellregeln; Simulation von Mehrgrößenregelkreisen
9. NEU: Selbsteinstellende Regler – Parametersteuerung und Iterative Feedback Tuning (IFT)

Zielsetzung

Das Seminar vermittelt grundlegende Kenntnisse zur Regelungstechnik und verzahnt diese mit praktischen Erfahrungen durch Rechnersimulationen und Laborversuche. Teilnehmer lernen, Regelkreise systematisch auszulegen und typische Probleme in der Praxis zu lösen.

Methode

Die Teilnehmer arbeiten am Rechner und simulieren mehrere typische Regelstrecken – von der idealisierten Vereinfachung bis zu komplexen inneren Zusammenhängen. Dadurch gelingt es, schnell zu erkennen, wie sich verschiedene Einflüsse im Regelergebnis zeigen und wie negative Einflüsse durch verbesserte Regelparameter oder erweiterte Regelkreisstrukturen verringert werden können.

Den Anteil der Diskussionen eigener Fragestellungen können die Teilnehmer in einem gewissen Rahmen selbst steuern.

Teilnehmerkreis

Techniker und Ingenieure der Fachrichtungen Elektrotechnik, Elektronik, Kfz-Technik, Maschinenbau, Verfahrenstechnik und Chemie, die für die Auslegung, Inbetriebnahme und den laufenden Betrieb und laufende Verbesserungen von Regelungen zuständig sind.

Hinweise

Die Seminarteilnehmer erhalten die Simulationsbeispiele (basierend auf MATLAB/Simulink und teilweise auf der lizenzfreien Software Scilab) digital zur weiteren eigenen Nutzung nach Abschluss des Kurses.