Einführung in die digitalen Regelungen

Ob als Kompaktregler, spezieller ProzeBrechner oder PC, iiberall werden Digi talrechner zur Regelung technischer Prozesse eingesetzt. Das vorliegende Buch solI die zur Regelung erforderlichen Regelalgorithmen und Methoden zu ihrer Herleitung vermitteln. Die Regelalgorithmen werden durch ihre Struktogramme dargestellt. Damit ist eine von den verschiedenen Program miersprachen unabhangige und dennoch allgemein verstandliche, eindeutige und vollstandige Formulierung der Regelalgorithmen gegeben. Viele Beispiele mit Bildern sollen die Darstellung mOglichst benutzerfreundlich und anwendungsbe zogen machen. Zur Vorgehensweise Das Buch ist eine Einfiihrung in das umfangreiche Gebiet der digitalen Regelun gen. Dabei werden iiberwiegend lineare zeitinvariante Systeme mit konzentrier ten Parametern und deterministischen Signalen betrachtet. Mit der Beriicksich tigung der in technischen Systemen haufig auftretenden Begrenzungen werden auch nichtlineare Systeme behandelt. AbschlieBend werden Zustandsregelungen untersucht. Fiir den Reglerentwurf wird vorwiegend der Frequenzbereich benutzt, wofiir ver schiedene Griinde sprechen. Der erste Grund ist, daB man bei technischen An wendungen eine moglichst kleine Abtastzeit anstrebt, damit der digitale RegIer das Auftreten von StOrgroBen schnell erkennt. Fiir kontinuierliche Regelstrecken mit digitalen Reglern kleiner Abtastzeit hat sich die Methode der quasikontinu ierlichen Abtastregelung bewahrt. Diese baut auf der klassischen Frequenzbe reichsmethodik auf und liefert unter Beriicksichtigung der Abtastzeit sehr gute Ergebnisse. Der besondere Vorzug der quasikontinuierlichen Abtastregelung ist es, daB man keine Transformation der Streckeniibertragungsfunktion vorneh men muB. Sowohl die Beschreibung der Regelstrecke als auch der Reglerentwurf geschieht im s-Bereich, so daB das Frequenzkennlinienverfahren die geeignete Methode darstellt.

Klappentext

Die funktionale Wirkungsweise digitaler Regelungen und ihr Entwurf im Frequenzbereich stehen im Mittelpunkt dieses Buches. Der Rechner zur Verwirklichung der digitalen Regelung wird prinzipiell beschrieben. Nach einer gestrafften Darstellung der Grundlagen der Regelungstechnik wird der Abtast- und Haltevorgang grundlegend diskutiert. Die Regelalgorithmen der quasikontinuierlichen Abtastregelung werden mit Struktogrammen hergeleitet und ein rechnergestützter Reglerentwurf wird auf viele Beispiele angewendet. Regelungssysteme mit Begrenzungen und die Einordnung der digitalen Regelungen in die Leittechnik sind weitere Schwerpunkte. Den Abschluß bilden Zustandsregelungen, für die neben dem üblichen Entwurf im Zeitbereich auch ein vorteilhafter Entwurf im Frequenzbereich entwickelt wird.

Inhalt
1 Wirkungsweise von Rechnern zur Regelung.- 1.1 Gerätetechnische Ausrüstung von Prozeßrechensystemen.- 1.2 Wirkungsweise digitaler Regler.- 1.3 Softwaremäßige Ausstattung von Prozeßrechensystemen zur Regelung.- 1.4 Darstellungsform digitaler Regelalgorithmen.- 1.5 Vor- und Nachteile der digitalen Regelungen.- A Literaturverzeichnis Kapitel 1.- 2 Grundlagen der Regelungstechnik.- 2.1 Aufbau und Wirkungsweise einschleifiger Regelkreise.- 2.2 Wirkungsplan am Beispiel einer technischen Regelung.- 2.3 Laplace-Transformation und Übertragungsfunktionen.- 2.4 Frequenzgang und Frequenzkennlinien.- 2.5 Stabilität des einschleifigen Regelkreises.- 2.6 Kenngrößen für das Verhalten von Regelkreisen.- A Literaturverzeichnis Kapitel 2.- 3 Quasikontinuierliche Abtastregelungen.- 3.1 Wirkungsweise der quasikontinuierlichen Abtastregelungen.- 3.2 Regelalgorithmen der quasikontinuierlichen Abtastregelung.- 3.3 Rechnergestützter Reglerentwurf für einschleifige Abtast-Regelkreise.- 3.4 Modellbildung und Einstellregeln.- 3.5 Kaskaden-Abtastregelung.- A Literaturverzeichnis Kapitel 3.- 4 Regelungssysteme mit Begrenzungen.- 4.1 Stellgrößenbegrenzung.- 4.2 Begrenzungsregelungen.- 4.3 Kaskaden-Begrenzungsregelung.- 4.4 Parallel-Begrenzungsregelung.- 4.5 Unterschiede zwischen Kaskaden- und Parallel-Begrenzungsregelung.- A Literaturverzeichnis Kapitel 4.- 5 Digitale Regelungen in der Leittechnik.- 5.1 Strukturen der Leittechnik.- 5.2 Betriebsarten von Reglern.- 5.3 Führungsgrößenbildner als Glied zwischen Steuerung und Regelung.- A Literaturverzeichnis Kapitel 5.- 6 Zustandsregelunge.- 6.1 Reglerentwurf im Zeitbereich.- 6.2 Reglerentwurf im Frequenzbereich.- 6.3 Vergleichende Betrachtungen zu den Zustandsregelungen.- A Literaturverzeichnis Kapitel 6.- B Anhang.- B.1 Formelzeichenliste.- B.2 Schreibweise der zeit- bzw. frequenzabhängigen Größen.- B.3 Indizes.- C Sachverzeichnis.