Modulhandbuch

Mechatronik plus (MK-plus)

Regelungstechnik

Empfohlene Vorkenntnisse Signale, Systeme und Regelkreise (MKp-14)
Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

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*innen ein vielfältiges Repertoire an strukturellen Maßnahmen angehäuft, die über die Standardreglerstruktur hinausgehen und mit denen das Regelkreisverhalten weiter verbesserbar ist.
Die Teilnehmer*innen 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 beherrschen Verfahren für die Modellbildung und Simulation technischer Prozesse und sammeln Erfahrungen über die Parametrierung und Inbetriebnahme von Regelkreisen.

Dauer 2
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90 h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120 h
Workload 210 h
ECTS 5.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausur K60, Laborarbeit

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. habil. Uwe Nuß

Empf. Semester 6
Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Bachelor MK, Hauptstudium

Bachelor MK-plus, Hauptstudium

Veranstaltungen

Regelungstechnik 2

Art Vorlesung
Nr. EMI869
SWS 2.0
Lerninhalt

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
Literatur
  • 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

Art Labor
Nr. EMI871
SWS 2.0
Lerninhalt

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
Literatur
  • 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