Regelungstechnik 1: Lineare Und Nichtlineare Regelung, Rechnergestützter Reglerentwurf (De Gruyter Studium) (German Edition)

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Ordnung (PT1-Glied) 3.1.3 Reihenschaltung von Strecken mit Verzögerung 1. Ordnung 3.1.4 Schwingungsfähige PT2-Strecken 3.2 Integrierende Regelstrecken 3.2.1 Integrierende Strecken ohne Verzögerung (I-Glied) 3.2.2 Integrierende Strecken mit Verzögerungen (ITn-Glied) 3.3 Spezielle Formen von Regelstrecken 3.3.1 Strecken mit Totzeit (Tt-Glied) 3.3.2 Strecken mit differenzierendem Verhalten (DTn-Glied) 3.3.3 Strecken mit Allpassverhalten 3.4 Regelstrecken höherer Ordnung und instabile Regelstrecken 3.4.1 Regelstrecken höherer Ordnung 3.4.2 Instabile Regelstrecken 3.5 Linearisierung einer nichtlinearen Regelstrecke 3.6 Modellbildung realer Regelstrecken 3.6.1 Analytische Berechnung der Parameter 3.6.2 Parameterbestimmung aus der Sprungantwort 3.6.3 Parameterbestimmung aus der Ortskurve 3.6.4 Parameteridentifizierung 4 Das Verhalten linearer Regelkreise 4.1 Grundstruktur des einschleifigen Regelkreises 4.2 Grundlegende Anforderungen an den Regelkreis 4.2.1 Stabilität 4.2.2 Führungsverhalten 4.2.3 Störverhalten 4.2.4 Robustheit 4.3 Regelung einer PT1-Strecke 4.3.1 P-Regler 4.3.2 I-Regler 4.3.3 PI-Regler 4.4 Regelung einer PT2-Strecke 4.4.1 PI-Regler 4.4.2 PDTD-Regler 4.4.3 PIDTD-Regler 4.5 Regelung einer IT1-Strecke 4.5.1 P-Regler 4.5.2 I-Regler 4.5.3 PI-Regler 4.6 Realisierung elektrischer Regler 4.6.1 Analoger Regler 4.6.2 Digitaler Regler 5 Stabilität von Regelkreisen 5.1 Stabilitätsdefinitionen 5.1.1 Interne Stabilität 5.1.2 Externe Stabilität 5.2 Das Hurwitz-Kriterium 5.3 Das Nyquist-Kriterium 5.3.1 Das vereinfachte Nyquist-Kriterium 5.3.2 Amplitudenrand und Phasenrand 5.3.3 Das verallgemeinerte Nyquist-Stabilitätskriterium 6 Reglersynthese mit klassischen Methoden 6.1 Grundlegende Entwurfsverfahren 6.1.1 Pol-/Nullstellenkompensation 6.1.2 Der Kompensationsregler 6.1.3 Reglereinstellung durch Parameteroptimierung 6.1.4 Das Betragsoptimum 6.2 Empirische Einstellregeln 6.2.1 Reglereinstellung nach Ziegler und Nichols 6.2.2 Reglereinstellung nach Chien, Hrones und Reswick 6.2.3 Reglereinstellung nach Latzel 7 Reglersynthese mit dem Bode-Diagramm 7.1 Grundlagen von Bode-Diagrammen 7.1.1 Approximation von Amplituden- und Phasengang 7.1.2 Reihenschaltung von Regelkreisgliedern im Bode-Diagramm 7.2 Bode-Diagramme einfacher Regelkreisglieder 7.2.1 Bode-Diagramme von Verzögerungsgliedern 7.2.2 Bode-Diagramme von integrierenden Regelkreisgliedern 7.2.3 Bode-Diagramme anderer Strecken 7.2.4 Bode-Diagramme einfacher Regler 7.3 Entwurfsanforderungen im Bode-Diagramm 7.3.1 Stabilität, Amplituden- und Phasenrand 7.3.2 Führungsverhalten 7.3.3 Störverhalten 7.4 Reglerentwurf mit dem Bode-Diagramm 7.4.1 Nicht schwingungsfähige Proportionalstrecken 7.4.2 Schwingungsfähige Proportionalstrecken 7.4.3 Integrierende Regelstrecken (Das symmetrische Optimum) 7.4.4 Phasenkorrigierende Netzwerke 8 Reglersynthese mit der Wurzelortskurve 8.1 Definition der Wurzelortskurve (WOK) 8.2 Regeln zum Zeichnen der Wurzelortskurve 8.3 Entwurfsanforderungen in der s-Ebene 8.3.1 Stabilität 8.3.2 Führungsverhalten 8.3.3 Störverhalten 8.4 Reglerentwurf mit der Wurzelortskurve 8.4.1 Einfluss der Pole und Nullstellen des Reglers 8.4.2 Regelung einer PT3-Strecke 8.4.3 Regelung einer instabilen Regelstrecke 9 Varianten der Regelungsstruktur 9.1 Strukturen zur Verbesserung des Führungsverhaltens 9.1.1 Verwendung eines Vorfilters 9.1.2 Verwendung einer Vorsteuerung 9.1.3 Struktur mit zwei Freiheitsgraden 9.1.4 Struktur mit Referenzregelkreis 9.1.5 Struktur mit Bahnplanung 9.2 Vermeidung des Reglerüberlaufs 9.3 Smith-Regler und Prädiktor zur Regelung von Totzeitstrecken 9.4 Verwendung zusätzlicher Rückführsignale 9.4.1 Kaskadenregelung 9.4.2 Störgrößenaufschaltung 9.4.3 Hilfsregelgrößenaufschaltung 9.4.4 Hilfsstellgrößenaufschaltung 9.4.5 Verhältnisregelung 10 Zweigrößenregelung 10.1 Zweigrößenregelstrecken 10.2 Systementkopplung 10.2.1 Vollständige Entkopplung 10.2.2 Angenäherte Entkopplung durch Vereinfachung der Übertragungsfunktion FK(s) 10.2.3 Stationäre Entkopplung 10.3 Spezialform von Zweigrößenregelstrecken II Nichtlineare Regelung 11 Regelkreise mit nichtlinearen Übertragungsgliedern 11.1 Nichtlineare Übertragungsglieder 11.2 Die harmonische Balance als Analysemethode 11.3 Berechnung von Beschreibungsfunktionen 11.3.1 Vorlast 11.3.2 Idealer Zweipunktregler 11.3.3 Zweipunktregler mit Hysterese 11.3.4 Dreipunktregler 11.3.5 Magnetisierungskennlinie 11.4 Stabilitätsuntersuchung mit dem Zweiortskurvenverfahren 11.5 Nichtlineare Regler 12 Entwurf nichtlinearer Regler 12.1 Realisierung nichtlinearer Regler 12.2 Regelung von Verzögerungsstrecken 12.2.1 Idealer Zweipunktregler 12.2.2 Zweipunktregler mit Hysterese für eine PTn-Strecke 12.2.3 Zweipunktregler mit Hysterese für eine PT1-Strecke ohne Totzeit 12.2.4 Zweipunktregler mit Hysterese und Rückführung 12.2.5 Dreipunktregler mit Hysterese 12.3 Regelung von integrierenden Regelstrecken 12.3.1 Zweipunktregler mit Hysterese 12.3.2 Dreipunktregler mit Hysterese 13 Anwendungsbeispiele linearer und nichtlinearer Regelungen 13.1 Drehzahlregelung einer Gleichstrommaschine mit einer Kaskadenregelung 13.1.1 Struktur der Regelstrecke Gleichstromantrieb 13.1.2 Auslegung des Stromregelkreises 13.1.3 Auslegung des Drehzahlregelkreises 13.2 Stabilisierung eines instabilen Pendels 13.2.1 Dynamikgleichungen von Stellmotor und Getriebe 13.2.2 Analyse des Regelkreises 13.2.3 Auslegung des Regelkreises III Rechnergestützter Reglerentwurf 14 Nummerische Grundlagen 14.1 Nullstellenberechnung von Polynomen 14.2 Simulation linearer Systeme 14.2.1 Darstellung linearer Systeme im Zustandsraum 14.2.2 Simulation des zeitdiskreten Systems 14.3 Simulation nichtlinearer Systeme 14.3.1 Formulierung der Vektordifferentialgleichung 14.3.2 Integration von Differentialgleichungen 15 Spezielle Reglerentwurfsverfahren und -werkzeuge 15.1 SISO Design Tool von MATLAB 15.2 Regelsystem-Prototypenentwurf, Produktion und Test 15.2.1 Entwicklungsprozess 15.2.2 Rapid Control Prototyping (RCP) 15.2.3 Hardware-in-the-Loop-Simulation (HIL) A Die Laplace-Transformation A.1 Definition der Laplace-Transformation A.2 Rechenregeln der Laplace-Transformation A.2.1 Überlagerungssätze A.2.2 ähnlichkeitssatz A.2.3 Verschiebungssatz A.2.4 Differentiation und Integration A.2.5 Dämpfungssatz A.2.6 Faltungssatz A.2.7 Grenzwertsätze A.3 Die inverse Laplace-Transformation A.4 Anwendungen der Laplace-Transformation A.4.1 Lösung von Differentialgleichungen A.4.2 Die Übertragungsfunktion A.4.3 Die Gewichtsfunktion B Tabelle häufig vorkommender Regelkreisglieder Literaturverzeichnis Index Glossar

Regelungstechnik 1 behandelt die Gebiete Lineare Regelung, Nichtlineare Regelung und den Rechnergestützten Reglerentwurf. Der erste Teil des Buches, die Lineare Regelung, stellt eine ausführliche Einführung in die Grundlagen der Regelungstechnik dar. Nach der Analyse der unterschiedlichen Regelstrecken werden klassische und neuere Reglersyntheseverfahren im Zeit- und Frequenzbereich auf diese Strecken angewendet und miteinander verglichen. In der Nichtlinearen Regelung wird die harmonische Analyse nichtlinearer Regelkreise auf der Basis von Beschreibungsfunktionen durchgeführt, zusätzlich werden Zwei- und Dreipunktregler für die Regelung proportionaler und integrierender Regelstrecken entworfen. Im Teil Rechnergestützter Reglerentwurf werden die Einsatzmöglichkeiten moderner Reglerentwurfs- und -testwerkzeuge wie MATLAB/Simulink und dSPACE-HW/SW aufgezeigt und beschrieben. Der Anhang bietet alles Wissenswerte zum Umgang mit der Laplace-Transformation und eine Tabelle häufig verwendeter Regelkreisglieder.

Regelungstechnik 1 behandelt die Gebiete Lineare Regelung, Nichtlineare Regelung und den Rechnergestützten Reglerentwurf. Der erste Teil des Buches, die Lineare Regelung, stellt eine ausführliche Einführung in die Grundlagen der Regelungstechnik dar. Nach der Analyse der unterschiedlichen Regelstrecken werden klassische und neuere Reglersyntheseverfahren im Zeit- und Frequenzbereich auf diese Strecken angewendet und miteinander verglichen. In der Nichtlinearen Regelung wird die harmonische Analyse nichtlinearer Regelkreise auf der Basis von Beschreibungsfunktionen durchgeführt, zusätzlich werden Zwei- und Dreipunktregler für die Regelung proportionaler und integrierender Regelstrecken entworfen. Im Teil Rechnergestützter Reglerentwurf werden die Einsatzmöglichkeiten moderner Reglerentwurfs- und -testwerkzeuge wie MATLAB/Simulink und dSPACE-HW/SW aufgezeigt und beschrieben. Der Anhang bietet alles Wissenswerte zum Umgang mit der Laplace-Transformation und eine Tabelle häufig verwendeter Regelkreisglieder.