Verfügbarkeit: Regelungstechnik

Regelungstechnik: 1 Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen : mit 42 Beispielen, 104 Übungsaufgaben sowie einer Einführung in MATLAB

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Lunze, Jan 1952- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer 1996
Schriftenreihe:	Springer-Lehrbuch
Schlagworte:	Systemtechnik Reglerentwurf Regelungstechnik Aufgabensammlung
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XX, 472 S. graph. Darst.
ISBN:	3540614044

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS TEIL 1: EINFUEHRUNG 1 1 ZIELSTELLUNG UND THEORETISCHE GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECH NIK 1 1.1 AUFGABEN DER REGELUNGSTECHNIK . 1 1.2 PRINZIPIELLE FUNKTIONSWEISE EINER REGELUNG . 4 1.3 LOESUNGSWEG FUER REGELUNGSAUFGABEN . 8 1.4 THEORETISCHE GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECHNIK . 10 2 BEISPIELE FUER TECHNISCHE UND NICHTTECHNISCHE REGELUNGSAUFGA BEN 12 2.1 GEBAEUDEAUTOMATISIERUNG . 12 2.2 PROZESSREGELUNG . 14 2.3 REGELUNGSAUFGABEN IN ENERGIESYSTEMEN . 17 2.4 ROBOTERSTEUERUNGEN . 20 2.5 FLUGREGELUNG . : . 22 2.6 DER MENSCH ALS REGLER . 23 2.7 BIOLOGISCHE REGELKREISE . . 24 2.8 GEMEINSAMKEITEN VON REGELUNGSAUFGABEN AUS UNTERSCHIEDLICHEN ANWENDUNGSGEBIETEN . 25 LITERATURHINWEISE . 28 TEIL 2: MODELLBILDUNG UND SYSTEMANALYSE 29 3 STRUKTURELLE BESCHREIBUNG DYNAMISCHER SYSTEME 29 3.1 ZIELE UND WICHTIGE SCHRITTE DER MODELLBILDUNG . 29 3.2 STRUKTURBILD . 31 3.3 SIGNALFLUSSGRAPH . . 36 LITERATURHINWEISE . 37 4 BESCHREIBUNG LINEARER SYSTEME IM ZEITBEREICH 38 4.1 BESCHREIBUNG LINEARER SYSTEME DURCH DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . 38 4.1.1 LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNG N-TER ORDNUNG . 38 4.1.2 AUFSTELLUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG . 39 4.1.3 LINEARITAET DYNAMISCHER SYSTEME . 45 4.1.4 KAUSALITAET . 47 4.2 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG LINEARER SYSTEME . 49 4.2.1 EINFUEHRUNG DER ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG . 49 4.2.2 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG VON MEHRGROESSENSYSTEMEN . 54 4.2.3 GUELTIGKEITSBEREICH UND NORMIERUNG . 55 4.2.4 ABLEITUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS AUS DER DIFFERENTIAL GLEICHUNG . 59 X INHALTSVERZEICHNIS 4.2.5 AUFSTELLUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS AUS DEN PHYSIKALI SCHEN GRUNDBEZIEHUNGEN . 63 4.3 ERWEITERUNGEN . 68 4.3.1 LINEARISIERUNG NICHTLINEARER SYSTEME . 68 4.3.2 TOTZEITSYSTEME . 74 4.3.3 ZEITVARIABLE SYSTEME . 74 LITERATURHINWEISE . 75 5 VERHALTEN LINEARER SYSTEME 76 5.1 LOESUNG DER ZUSTANDSGLEICHUNG . 76 5.1.1 LOESUNG EINER LINEAREN DIFFERENTIALGLEICHUNG ERSTER ORDNUNG 76 5.1.2 LOESUNG EINES DIFFERENTIALGLEICHUNGSSYSTEMS ERSTER ORDNUNG 80 5.1.3 VERHALTEN LINEARER SYSTEME . 85 5.2 NORMALFORMEN DES ZUSTANDSRAUMMODELLS . 86 5.2.1 TRANSFORMATION DER ZUSTANDSGLEICHUNG . 87 5.2.2 KANONISCHE NORMALFORM . 88 5.2.3 ERWEITERUNG DER KANONISCHEN NORMALFORM FUER NICHT-DIAGO NALAEHNLICHE SYSTEMMATRIZEN . 92 5.2.4 BEWEGUNGSGLEICHUNG IN KANONISCHER DARSTELLUNG . 96 5.2.5 WEITERE NORMALFORMEN DES ZUSTANDSRAUMMODELLS . 101 5.3 EIGENSCHAFTEN UND BERECHNUNGSMETHODEN FUER DIE UEBERGANGSMATRIXL05 5.4 KENNFUNKTIONEN DES DYNAMISCHEN UEBERTRAGUNGSVERHALTENS . 107 5.4.1 UEBERGANGSFUNKTION . 107 5.4.2 GEWICHTSFUNKTION . 109 5.5 UEBERGANGSVERHALTEN UND STATIONAERES VERHALTEN LINEARER SYSTEME . 116 5.6 EIGENSCHAFTEN WICHTIGER UEBERTRAGUNGSGLIEDER IM ZEITBEREICH . 121 5.6.1 PROPORTIONALGLIEDER . 121 5.6.2 INTEGRALGLIEDER . 124 5.6.3 DIFFERENTIALGLIEDER . 126 5.6.4 TOTZEITGLIEDER . 127 5.7 MODELLVEREINFACHUNG UND KENNWERTERMITTLUNG . 129 5.7.1 MODELL VEREINFACHUNG . 130 5.7.2 APPROXIMATION DYNAMISCHER SYSTEME DURCH PTI-GLIEDER . 134 5.7.3 KENNWERTERMITTLUNG FUER PT 2 -GLIEDER . 138 5.7.4 KENNWERTERMITTLUNG FUER PTITJ-GLIEDER . 139 5.8 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE ANALYSE DES ZEITVERHALTENS . 141 LITERATURHINWEISE . 144 6 BESCHREIBUNG LINEARER SYSTEME IM FREQUENZBEREICH 145 6.1 ZIELSTELLUNG . 145 6.2 FOURIERTRANSFORMATION . 146 6.2.1 ZERLEGUNG PERIODISCHER SIGNALE . 146 6.2.2 ZERLEGUNG NICHTPERIODISCHER SIGNALE . 151 6.3 FREQUENZGANG . 154 6.3.1 VERHALTEN LINEARER SYSTEME MIT SINUSFOERMIGEM EINGANGS SIGNAL . 154 6.3.2 BERECHNUNG DES FREQUENZGANGES . 157 6.3.3 EIGENSCHAFTEN UND GRAPHISCHE DARSTELLUNG . 159 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.4 LAPLACETRANSFORMATION . 162 6.4.1 DEFINITION . 162 6.4.2 WICHTIGE EIGENSCHAFTEN . 168 6.5 UEBERTRAGUNGSFUNKTION . 171 6.5.1 DEFINITION . 171 6.5.2 BERECHNUNG . 173 6.5.3 EIGENSCHAFTEN UND GRAPHISCHE DARSTELLUNG . 178 6.5.4 POLE UND NULLSTELLEN . 180 6.5.5 BERECHNUNG DER SIGNALUEBERTRAGUNG MIT HILFE DER UEBER TRAGUNGSFUNKTION 189 6.5.6 UEBERTRAGUNGSFUNKTION ZUSAMMENGESCHALTETER UEBERTRAGUNGS GLIEDER . 195 6.6 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEN KENNFUNKTIONEN IM ZEITBEREICH UND IM FREQUENZBEREICH . 198 6.7 EIGENSCHAFTEN WICHTIGER UEBERTRAGUNGSGLIEDER IM FREQUENZBEREICH 200 6.7.1 PROPORTIONALGLIEDER . 200 6.7.2 INTEGRALGLIEDER . 211 6.7.3 DIFFERENTIALGLIEDER . 212 6.7.4 UEBERTRAGUNGSGLIEDER MIT NULLSTELLEN . 213 6.7.5 UEBERTRAGUNGSGLIEDER MIT GEBROCHEN RATIONALER UEBERTRA GUNGSFUNKTION . 215 6.7.6 ALLPASSGLIEDER UND NICHTMINIMALPHASIGE SYSTEME . 220 6.8 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE SYSTEMANALYSE IM FREQUENZBEREICH 228 LITERATUR HINWEISE . 231 7 DER REGELKREIS 232 7.1 REGELUNGSAUFGABE . 232 7.2 MODELL DES STANDARDREGELKREISES . 235 7.2.1 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH . 235 7.2.2 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH . 240 7.3 STATIONAERES VERHALTEN DES REGELKREISES . 241 7.3.1 STATIONAERES VERHALTEN BEI SPRUNGFOERMIGER ERREGUNG . 241 7.3.2 INNERES-MODELL-PRINZIP . 244 7.4 UEBERGANGSVERHALTEN DES REGELKREISES: ENTWURFSKOMPROMISSE UND ERREICHBARE REGELGUETE . 247 7.4.1 BESCHRAENKUNGEN FUER DIE ERREICHBARE REGELGUETE . 247 7.4.2 AUSWIRKUNGEN VON MODELLUNSICHERHEITEN . 252 7.4.3 VORGEHEN BEIM REGLERENTWURF . 256 7.5 REGLERTYPEN UND RICHTLINIEN FUER DIE WAHL DER REGLERSTRUKTUR . . . 257 LITERATURHINWEISE . 263 8 STABILITAET RUECKGEKOPPELTER SYSTEME 264 8.1 ZUSTANDSSTABILITAET . 264 8.1.1 DEFINITION DER ZUSTANDSSTABILITAET . 264 8.1.2 STABILITAETSPRUEFUNG ANHAND DER EIGENWERTE . 266 8.1.3 HURWITZKRITERIUM . 269 8.1.4 ROUTH-KRITERIUM . 271 8.2 EINGANGS-AUSGANGS-STABILITAET . 273 XII INHALTSVERZEICHNIS 8.2.1 DEFINITION DER EINGANGS-AUSGANGS-STABILITAET . 273 8.2.2 KRITERIEN FUER E/A-STABILITAET . 274 8.2.3 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN ZUSTANDSSTABILITAET UND E/A-STABI LITAET . 276 8.3 STABILITAETSPRUEFUNG VON REGELKREISEN ANHAND DER POLE DES GE SCHLOSSENEN KREISES . 276 8.3.1 E/A-STABILITAET VON REGELKREISEN . 276 8.3.2 INNERE STABILITAET VON REGELKREISEN . 279 8.4 NYQUIST-KRITERIUM . 281 8.4.1 HERLEITUNG DES NYQUISTKRITERIUMS . 281 8.4.2 NYQUISTKRITERIUM . 285 8.4.3 BEISPIELE . 287 8.4.4 ERWEITERUNGEN . . 291 8.4.5 PHASENRANDKRITERIUM . 294 8.5 ROBUSTE STABILITAET . 297 8.5.1 ZIELSETZUNG . 297 8.5.2 BESCHREIBUNG DER MODELLUNSICHERHEITEN . 297 8.5.3 NACHWEIS DER ROBUSTEN STABILITAET . 299 8.6 STABILITAETSANALYSE MIT MATLAB . 304 LITERATURHINWEISE . 305 TEIL 3: REGLERENTWURF 306 9 ENTWURF EINSCHLEIFIGER REGELKREISE 306 9.1 ALLGEMEINER LOESUNGSWEG . 306 9.2 UEBERSICHT UEBER DIE ENTWURFSVERFAHREN . 308 9.3 RECHNERGESTUETZTER ENTWURF . 310 9.4 EINSTELLREGELN FUER PID-REGLER . 310 LITERATURHINWEISE . 314 10 REGLERENTWURF ANHAND DES PN - BILDES DES GESCHLOSSENEN KREI SES 316 10.1 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEM PN-BILD DES GESCHLOSSENEN KREISES UND DEN GUETEFORDERUNGEN IM ZEITBEREICH UND IM FREQUENZBEREICH 316 10.2 DEFINITION DER WURZELORTSKURVE . 321 10.3 EIGENSCHAFTEN UND KONSTRUKTIONSVORSCHRIFTEN . 322 10.4 REGLERENTWURF UNTER VERWENDUNG DER WURZELORTSKURVE . 327 10.5 MATLAB-FUNKTIONEN ZUM ENTWURF ANHAND DES PN-BILDES . . . 336 LITERATURHINWEISE . 338 11 REGLERENTWURF ANHAND DER FREQUENZKENNLINIE DER OFFENEN KETTE340 11.1 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DER FREQUENZKENNLINIE DER OFFENEN KETTE UND DEN GUETEFORDERUNGEN IM ZEITBEREICH . 340 11.1.1 NAEHERUNG DES REGELKREISES DURCH EIN PT 2 -GLIED . 340 11.1.2 STATISCHES VERHALTEN DES REGELKREISES . 341 11.1.3 FUEHRUNGSVERHALTEN DES REGELKREISES . 342 INHALTSVERZEICHNIS XIII 11.1.4 STOERVERHALTEN DES REGELKREISES . 347 11.2 REGLERENTWURF AUF FUEHRUNGSVERHALTEN . 352 11.2.1 ENTWURFSVERFAHREN . 352 11.2.2 ENTWURFSDURCHFUEHRUNG . 354 11.3 REGLERENTWURF AUF STOERKOMPENSATION . 363 11.4 MATLAB-PROGRAMM ZUM FREQUENZKENNLINIENENTWURF . 365 LITERATURHINWEISE . 366 12 WEITERE ENTWURFSVERFAHREN 368 12.1 KOMPENSATIONSREGLER . 368 12.2 MODELLBASIERTE REGELUNG (INTERNAL MODEL CONTROL) . 373 12.2.1 GRUNDIDEE DES VERFAHRENS . 373 12.2.2 ENTWURF MODELLBASIERTER REGLER DURCH /^-OPTIMIERUNG . . 376 12.2.3 ENTWURF ROBUSTER MODELLBASIERTER REGLER . 379 12.2.4 BEZIEHUNG ZWISCHEN KLASSISCHEN REGLERN UND MODELLBA SIERTEN REGLERN . 382 12.3 SMITH-PRAEDIKTOR . 384 LITERATURHINWEISE . 391 13 ERWEITERUNGEN DER REGELUNGSSTRUKTUR 392 13.1 VERMASCHTE REGELUNGEN . 392 13.1.1 STOERGROESSENAUFSCHALTUNG . 392 13.1.2 REGELKREIS MIT HILFSREGELGROESSE . 395 13.1.3 KASKADENREGELUNG . 397 13.1.4 REGELKREIS MIT HILFSSTELLGROESSE . 399 13.2 MEHRGROESSENREGELUNGEN . 400 13.3 ROBUSTE UND ADAPTIVE REGELUNGEN . 401 LITERATURVERZEICHNIS 403 ANHAENGE 409 ANHANG 1: LOESUNG DER'UEBUNGSAUFGABEN 409 ANHANG 2: KURZE EINFUEHRUNG IN MATLAB 448 2.1 DER MATLAB-INTERPRETER . 448 2.2 DIE WICHTIGSTEN MATLAB-BEFEHLE . 448 2.3 MODELLFORMEN UND ANALYSEMETHODEN . 452 ANHANG 3: AUFGABEN ZUR PRUEFUNGSVORBEREITUNG 456 ANHANG 4: VERZEICHNIS DER WICHTIGSTEN FORMELZEICHEN 459 ANHANG 5: KORRESPONDENZTABELLE DER LAPLACETRANSFORMATION 461 ANHANG 6: FACHWOERTER DEUTSCH - ENGLISCH 463
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