Module Guide

Mechatronik und autonome Systeme (MKA)

Regelungstechnik

Teaching Methods Vorlesung
Learning objectives / competencies

Die Teilnehmer*innen können anhand der Übertragungsfunktion eines dynamischen Systems das damit zusammenhängende Einschwingverhalten herausarbeiten. Die sind außerdem in der Lage, einschleifige Regelkreise mit algebraischen Verfahren zu entwerfen und auf ihre Stabilität zu untersuchen. Darüber hinaus haben die Teilnehmer ein vielfältiges Repertoire an strukturellen Maßnahmen angehäuft, die über die Standardreglerstruktur hinausgehen und mit denen das Regelkreisverhalten weiter verbesserbar ist. Die Teilnehmer beherrschen auch Reglerentwurfsverfahren für Mehrgrößenregelkreise und für den Fall begrenzter Stellgrößen. Die erlernten Methoden können von den Teilnehmern auch für den Digitalrechner aufbereitet werden. Die erlernten Methoden werden im Labor durch praktische Beispiele gefestigt und verhelfen so den Teilnehmern zu einem besseren Urteilsvermögen über die Güte des Einschwingverhaltens eines Regelkreises.
Die Teilnehmer*innen beherrschen Verfahren für die Modellbildung und Simulation technischer Prozesse und sammeln Erfahrungen über die Parametrierung und Inbetriebnahme von Regelkreisen.

Duration 1
SWS 4.0
Effort
Classes 120 h
Self-study / group work: 120 h
Workload 240 h
ECTS 5.0
Requirements for awarding credit points

Referat, Klausur K60 und entsprechend Wahlpflichtfachliste

Responsible Person

Prof. Dr.-Ing. Stefan Hensel

Frequency jedes Jahr (WS)
Lectures

Regelungstechnik 2

Type Vorlesung
Nr. EMI869
SWS 2.0
Lecture Content

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

  • Analyse des Strecken- und Regelkreisverhaltens mit Hilfe der Pole und Nullstellen von Übertragungsfunktionen
  • Algebraische Stabilitätskriterien
  • Vereinfachung des Streckenmodells
  • Algebraische Reglerentwurfsverfahren für Standardregler
  • Strukturelle Maßnahmen wie Kaskadenregelung, Störgrößenaufschaltung und Vorsteuerung zur Verbesserung des Regelkreisverhaltens
Literature
  • Föllinger, O.: Regelungstechnik, 12. Auflage, Berlin, Offenbach, VDE Verlag, 2016
  • Lunze, J.: Regelungstechnik 1, 11. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, Springer-Verlag, 2016
  • Schulz, G.: Regelungstechnik 1, 4. Auflage, München, Oldenbourg Verlag, 2010

 

Labor Regelungstechnik

Type Labor
Nr. EMI871
SWS 2.0
Lecture Content

Die Studierenden simulieren verschieden Systeme und Regelkreise mit Hilfe der Software MATLAB. Anhand vorgegebener Anforderungen entwerfen die Studierenden Regler vom Typ PID und bestimmen die Reglerparameter. Dabei werden u. a. folgende Themen behandelt:

Frequenzgangmessung:

  • Das Bode-Diagramm und die Ortskurve einer elektronischen Schaltung werden durch Messungen ermittelt.
  • Auslegung eines P-Reglers anhand des Boden-Diagramms für unterschiedliche Phasenreserven
  • Schwingversuch

Empirische Reglerauslegung nach Chien, Hrones und Reswick (CHR):

  • Auslegung von P-, PI-, und PID-Regler mit demCHR-Verfahren für einen Gleichstrommotor
  • Manuelles Tuning von P-, PI- und PID-Regler
  • Vergleich der Regelungen anhand charakteristischer Größen der Sprungantwort

Reglerauslegung nach dem Frequenzkennlinienverfahren:

  • Auslegung von P-, PI- und PID-Reglern mit dem Frequenzkennlinienverfahren
  • Kompensation der dominierenden Zeitkonstante
  • Auslegung auf Phasenreserve

Simulation und Auslegung zeitdiskreter Regler:

  • Emulation zeitkontinuierlicher Regler durch zeitdiskrete
  • Auslegung zeitdiskreter P-, PI- und PID-Regler am Beispiel eines Gleichstrommotors
  • Vergleich von zeitkontinuierlichem und emuliertem zeitdiskreten Regler für verschiedene Abtastzeiten

Identifikation eines dynamischen Systems:

  • Identifikation der Übertragungsfunktion eines Systems aus Messdatenreihen
  • Vergleich der verschiedenen Reglerauslegungsverfahren
Literature
  • Laborumdrucke, Hochschule Offenburg
  • O. Föllinger, Regelungstechnik, 12. Auflage, Berlin, VDE Verlag, 2016
  • J. Lunze, Regelungstechnik I, 11. Auflage, Springer Vieweg, 2016
  • G. F. Franklin, J. D. Powell, A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, Pearson, 8. Auflage, 2019