Digitale Implementierung von Reglern E-Book

Jörg Böttcher

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Das Kompendium Simulation und Regelung technischer Prozesse in Einzelkapiteln
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2023

Seitenzahl: 25

Beschreibung

Das E-Book beinhaltet in kompakter Form eine kurze Einführung in die digitale Implementierung von Reglern mit folgenden Abschnitten: - Regelalgorithmus - Digitalisierung und Abtastzeit - PID-Algorithmus - Stellungsalgorithmus - Geschwindigkeitsalgorithmus - PID-Implementierung in LabVIEW - Simulationen mit Regelkreis - Quasistetiger PWM-Ausgang - Strukturerweiterungen beim Regler Es stellt den Teil 11 des Kompendiums Simulation und Regelung technischer Prozesse dar. Das Kompendium ist als Grundlagenüberblick zwischen rein akademischer Theorie und ausschließlich gerätebezogener Anwendungspraxis angesiedelt. Es möchte auf effiziente Art das notwendige Basis-Know-how vermitteln, um Aufgabenstellungen zur physikalischen Modellierung und Simulation sowie zur Regelungstechnik auf einer fundierten Grundlage selbständig anzugehen. Es wendet sich einerseits an im Beruf stehende Ingenieure/innen, Techniker/innen und Naturwissenschaftler/innen, die mit der Analyse und Automatisierung technischer Prozesse zu tun haben, seien es z.B. Maschinen, Produktionen, mobile Systeme oder Verkehrssysteme. Andererseits an Studierende und Lehrende in technischen Bachelor- und Masterstudiengängen bzw. an Techniker- und Meisterschulen. Zu den Kompendiumsinhalten ist ein Multiple Choice-Test unter www.messtechnik-und-sensorik.org frei verfügbar. Wer diesen besteht, kann ein vom Autor Prof. Dr.-Ing. Jörg Böttcher unterzeichnetes Fortbildungszertifikat gegen eine zusätzliche Gebühr erwerben.

Leseprobe

Inhalt

Vorwort

Digitale Implementierung von Reglern

Regelalgorithmus

Digitalisierung und Abtastzeit

PID-Algorithmus

Stellungsalgorithmus

Geschwindigkeitsalgorithmus

PID-Implementierung in LabVIEW

Simulationen mit Regelkreis

Quasistetiger PWM-Ausgang

Strukturerweiterungen beim Regler

Abkürzungen aus der Simulation und Regelung technischer Prozesse

So geht es weiter

Multiple Choice-Test und Fortbildungszertifikat

Impressum

Vorwort

Das vorliegende Kompendium, dessen elftes Kapitel in Form dieses E-Books ausgekoppelt wurde, behandelt zwei aufeinander aufbauende Teilgebiete, wie sie bei der Entwicklung technischer Systeme oftmals zur Anwendung kommen: Zum einen die Nachbildung der beteiligten technischen Prozesse durch Simulation. Zum anderen die Entwicklung von Regelungssystemen für darin befindliche Prozessgrößen. Die wichtigsten Grundlagen hierzu werden aus anwendungsorientierter Sicht betrachtet. Das Kompendium ist insofern sehr gut für das Selbststudium geeignet. Zusätzlich wird dem/der Leser/-in auf www.messtechnik-und-sensorik.org ein aus Multiple Choice-Fragen bestehender, frei zugänglicher Online-Test angeboten, bei dessen Bestehen er/sie sich ein von mir unterzeichnetes persönliches Fortbildungszertifikat zusenden lassen kann.

Das Kompendium ist als Grundlagenüberblick zwischen rein akademischer Theorie und ausschließlich gerätebezogener Anwendungspraxis angesiedelt. Es möchte auf effiziente Art das notwendige Basis-Know-how vermitteln, um Aufgabenstellungen zur physikalischen Modellierung und Simulation sowie zur Regelungstechnik auf einer fundierten Grundlage selbständig anzugehen.

Alle Simulationsbeispiele und exemplarischen Reglerimplementierungen wurden mit LabVIEW durchgeführt, einem in der Mess- und Automatisierungstechnik weit eingeführten Tool. Es kann sowohl für technisch orientierte Programmierungen eingesetzt werden als auch für Simulationen. Die Ausführungen erfordern jedoch keinerlei Vorkenntnisse in LabVIEW. Auch sind die vermittelten Fachinhalte allgemein gültig.

Das Kompendium wendet sich einerseits an im Beruf stehende Ingenieure/innen, Techniker/innen und Naturwissenschaftler/innen, die mit der Analyse und Automatisierung technischer Prozesse zu tun haben, seien es z.B. Maschinen, Produktionen, mobile Systeme oder Verkehrssysteme. Andererseits an Studierende und Lehrende in technischen Bachelor- und Masterstudiengängen, die mit diesbezüglichen Fragestellungen in Lehrveranstaltungen oder studentischen Arbeiten (Abschlussarbeiten, Praktika, Studienarbeiten) befasst sind. Gleichermaßen sind diejenigen adressiert, die in weiterführende technische Ausbildungen involviert sind z.B. an Techniker- und Meisterschulen.

Das vorliegende Werk setzt die beiden erfolgreich eingeführten Fachbücher „Kompendium Messdatenerfassung und -auswertung“ sowie „Kompendium Messtechnik und Sensorik“ des Autors aus demselben Verlag fort.

Der Autor hat eine Professur für Regelungstechnik und Elektrische Messtechnik an der Universität der Bundeswehr München (www.unibw.de/regelungs-und-messtechnik). Mit der in diesem Kompendium behandelten Thematik beschäftigt er sich außer in einer einschlägigen Lehrveranstaltung in vielen Projekten mit Studierenden. Parallel dazu führt er laufend industrielle Kooperationsvorhaben bevorzugt mit mittelständischen Unternehmen durch.

Ich wünsche allen Leserinnen und Lesern viel Freude bei der Lektüre.

München/Neubiberg, im Februar 2023

Jörg Böttcher

Digitale Implementierung von Reglern

In den letzten beiden Kapiteln hatten wir uns mit der Struktur und Funktionsweise der üblichen unstetigen und stetigen Regler beschäftigt. Diese waren der Zwei- bzw. Dreipunktregler sowie der PID-Regler. Will man selbst nun ein derartiges Reglerverhalten innerhalb eines technischen Prozesses integrieren, so kann man sich für bestimmte Fälle fertige Reglerhardware kaufen, beispielsweise in Form industrieller Kompaktregler, Reglerbaugruppen für Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) oder Busmodule mit integrierten Reglerfunktionen.