Taschenbuch der Regelungstechnik:
Gespeichert in:
Hauptverfasser: | , |
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Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Frankfurt am Main
Deutsch
2003
|
Ausgabe: | 5., erw. Aufl. |
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | 1313 S. zahlr. Ill. |
ISBN: | 3817117051 |
Internformat
MARC
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TASCHENBUCH DER REGELUNGSTECHNIK PROF. DR.-ING. HOLGER LUTZ PROF.
DR.-ING. WOLFGANG WENDT 5., ERWEITERTE AUFLAGE VERLAG HARRI DEUTSCH
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINFUEHRUNG IN DIE REGELUNGSTECHNIK 21 1 . 1
STEUERUNGEN UND REGELUNGEN 21 1.2 BEGRIFFE DER REGELUNGSTECHNIK 22 2
HILFSMITTEL ZUR DARSTELLUNG VON REGELUNGSTECHNISCHEN STRUKTUREN 27 2.1
WIRKUNGS- ODER SIGNALFLUSSPLAENE 27 2.2 ELEMENTE DES WIRKUNGS- ODER
SIGNALFLUSSPLANS 27 2.2.1 UEBERTRAGUNGSBLOCK UND WIRKUNGSLINIE 27 2.2.2
VERKNUEPFUNGSELEMENTE '. 29 2.3 EINFACHE SIGNALFLUSSSTRUKTUREN UND
VEREINFACHUNGSREGELN ',' 31 2.3.1 ANWENDUNG DER WIRKUNGS- ODER
SIGNALFLUSSPLAENE 31 2.3.2 KETTENSTRUKTUR 32 2.3.3 PARALLELSTRUKTUR 32
2.3.4 KREISSTRUKTUREN 34 2.3.4.1 STRUKTUR MIT INDIREKTER GEGENKOPPLUNG
34 2.3.4.2 STRUKTUR MIT DIREKTER GEGENKOPPLUNG 35 2.4 BERECHNUNGEN VON
REGELKREISEN MIT PROPORTIONALELEMENTEN . 36 2.5 UMFORMUNG VON WIRKUNGS-
UND SIGNALFLUSSPLAENEN 38 2.5.1 UMFORMUNGSREGELN 38 2.5.2 TABELLE DER
UMFORMUNGSREGELN FUER WIRKUNGSPLAENE 38 2.5.3 ANWENDUNGSBEISPIELE 40 3
MATHEMATISCHE METHODEN ZUR BERECHNUNG VON REGELKREISEN 43 3.1 NORMIERUNG
VON GLEICHUNGEN 43 3.2 LINEARISIERUNG VON REGELKREISELEMENTEN 44 3.2.1
DEFINITION DER LINEARITAET 44 3.2.2 LINEARISIERUNG MIT GRAPHISCHEN
VERFAHREN 45 3.2.3 LINEARISIERUNG MIT ANALYTISCHEN VERFAHREN 46 3.2.4
LINEARISIERUNG BEI MEHREREN VARIABLEN 48 3.3 BERECHNUNG VON
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN FUER REGELKREISE 50 3.3.1 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN
VON PHYSIKALISCHEN SYSTEMEN 50 3.3.2 LOESUNG VON LINEAREN
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 50 3.3.2.1 UEBERLAGERUNG VON TEILLOESUNGEN 50
3.3.2.2 LOESUNG EINER HOMOGENEN DIFFERENTIALGLEICHUNG 50 3.3.2.3
PARTIKULAERE LOESUNG EINER DIFFERENTIALGLEICHUNG 52 3.4 TESTFUNKTIONEN 59
3.4.1 VERGLEICH MIT TESTFUNKTIONEN 59 3.4.2 IMPULSFUNKTION 59 3.4.3
SPRUNGFUNKTION 60 3.4.4 ANSTIEGSFUNKTION 61 3.4.5 HARMONISCHE FUNKTION
61 3.5 LAPLACE-TRANSFORMATION 61 3.5.1 EINLEITUNG 61 3.5.2 MATHEMATISCHE
TRANSFORMATIONEN 62 3.5.2.1 RECHENVEREINFACHUNGEN DURCH TRANSFORMATIONEN
62 3.5.2.2 ORIGINAL- UND BILDBEREICH DER LAPLACE-TRANSFORMATION 62 3.5.3
LAPLACE-TRANSFORMATION UND LAPLACE-INTEGRAL 63 INHALTSVERZEICHNIS 3.5.4
ANWENDUNG DER LAPLACE-TRANSFORMATION 65 3.5.4.1 ALLGEMEINES 65 3.5.4.2
LINEARITAET 65 3.5.4.3 VERSCHIEBUNGSSATZ 66 3.5.4.4 AEHNLICHKEITSSATZ 67
3.5.4.5 DIFFERENTIATIONS- UND INTEGRATIONSSATZ 67 3.5.4.6 ~ FALTUNGSSATZ
68 3.5.4.7 GRENZWERTSAETZE 69 3.5.4.8 LOESUNG VON LINEAREN
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT KONSTANTEN KOEFFIZIENTEN MIT HILFE DER
LAPLACE-TRANSFORMATION V 71 3.5.5 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN VON
UEBERTRAGUNGSELEMENTEN ,, 73 3.5.6 PARTIALBRUCHZERLEGUNG 74 3.5.6.1
ALLGEMEINES 74 3.5.6.2 EINFACHE REELLE POLSTELLEN . 74 3.5.6.3 MEHRFACHE
REELLE POLSTELLEN 75 3.5.6.4 EINFACHE KOMPLEXE POLSTELLEN 76 3.5.7
CHARAKTERISTISCHE GLEICHUNG UND POL-NULLSTELLENPLAN 76 3.5.8 TABELLEN
FUER DIE LAPLACE-TRANSFORMATION 79 3.6 FREQUENZGANG VON
UEBERTRAGUNGSELEMENTEN 89 3.6.1 DYNAMISCHES VERHALTEN IM FREQUENZBEREICH
89 3.6.2 FREQUENZGANG 89 3.6.3 BERECHNUNG DES FREQUENZGANGS AUS DER
DIFFERENTIALGLEICHUNG DES UEBERTRAGUNGSELE- MENTS 92 3.6.4 FREQUENZGANG
UND UEBERTRAGUNGSFUNKTION 94 3.6.5 FREQUENZGANG UND ORTSKURVE 95 3.6.6
FREQUENZGANG UND BODE-DIAGRAMM 96 3.6.7 FREQUENZGANG UND SPRUNGANTWORT
98 4 ELEMENTE VON REGELEINRICHTUNGEN UND REGELSTRECKEN 99 4.1 EINTEILUNG
UND DARSTELLUNG DER REGELKREISELEMENTE 99 4.2 PROPORTIONAL-ELEMENT OHNE
VERZOEGERUNG 99 4.2.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 99 4.2.2 BESCHREIBUNG
IM FREQUENZBEREICH 101 4.2.3 PROPORTIONAL-REGLER (P-REGLER) 102 4.2.4
PROPORTIONALE REGELSTRECKEN 103 4.2.4.1 ALLGEMEINES 103 4.2.4.2
PROPORTIONAL-REGELSTRECKE (P-REGELSTRECKE) 103 4.3 PROPORTIONAL-ELEMENTE
MIT VERZOEGERUNG 104 4.3.1 ALLGEMEINES 104 4.3.2 PTI-ELEMENT,
PROPORTIONAL-ELEMENT MIT VERZOEGERUNG I. ORDNUNG 104 4.3.2.1 BESCHREIBUNG
IM ZEITBEREICH 104 4.3.2.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 105 4.3.3 PT
2 -ELEMENT, PROPORTIONAL-ELEMENT MIT VERZOEGERUNG II. ORDNUNG 109 4.3.3.1
BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 109 4.3.3.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH
112 4.3.4 TOTZEIT-ELEMENT (PT,-ELEMENT) 119 4.3.4.1 BESCHREIBUNG IM
ZEITBEREICH 119 4.3.4.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 120 INHALTS
VERZEICHNIS 4.4 DIFFERENZIERENDE UEBERTRAGUNGSELEMENTE 122 4.4.1 IDEALES
DIFFERENTIAL-ELEMENT (D-ELEMENT) 122 4.4.1.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH
122 4.4.1.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 122 4.4.2
DIFFERENTIAL-ELEMENT MIT VERZOEGERUNG I. ORDNUNG (DT]-ELEMENT) 124
4.4.2.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 124 4.4.2.2 BESCHREIBUNG IM
FREQUENZBEREICH 125 4.4.3 PROPORTIONAL-DIFFERENTIALELEMENT MIT
VERZOEGERUNG I. ORDNUNG IN MULTIPLIKATIVER FORM (PDT R , PPT,-ELEMENT)
129 4.4.3.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH , 129 4.4.3.2 BESCHREIBUNG IM
FREQUENZBEREICH *-* 130 4.4.4 PROPORTIONAL-DIFFERENTIAL-ELEMENT MIT
VERZOEGERUNG I. ORDNUNG IN ADDITIVER FORM (PDT,-ELEMENT) 133 4.4.5
PROPORTIONAL-DIFFERENTIAL-REGLER (PD-REGLER, PDTI-REGLER) 134 4.5
INTEGRIERENDE ELEMENTE 136 4.5.1 INTEGRAL-ELEMENT (I-ELEMENT) 136
4.5.1.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 136 4.5.1.2 BESCHREIBUNG IM
FREQUENZBEREICH 137 4.5.2 INTEGRALE REGELSTRECKEN 139 4.5.2.1
ALLGEMEINES VERHALTEN 139 4.5.2.2 INTEGRALE REGELSTRECKE
(I-REGELSTRECKE) 139 4.5.2.3 INTEGRALE REGELSTRECKE MIT VERZOEGERUNG
(ITI-REGELSTRECKE) 141 4.5.2.4 INTEGRALE REGELSTRECKE MIT TOTZEIT
(IT,-REGELSTRECKE) 143 4.5.3 REGLER MIT INTEGRALEM VERHALTEN 144 4.5.3.1
INTEGRAL-REGLER (I-REGLER) 144 4.5.3.2 PROPORTIONAL-INTEGRAL-REGLER
(PI-REGLER) 146 4.5.3.2.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 146 4.5.3.2.2
BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 147 4.5.3.3
PROPORTIONAL-INTEGRAL-DIFFERENTIAL-REGLER (IDEALER PID-REGLER) IN
ADDITIVER (PARALLELER) FORM 150 4.5.3.3.1 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH
150 4.5.3.3.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 151 4.5.3.4
PROPORTIONAL-INTEGRAL-DIFFERENTIAL-REGLER (IDEALER PID-REGLER) IN
MULTIPLI- KATIVER (SERIELLER) FORM 153 4.5.3.4.1 BESCHREIBUNG IM
ZEITBEREICH 153 4.5.3.4.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 154 4.5.3.5
PROPORTIONAL-INTEGRAL-DIFFERENTIAL-REGLER MIT VERZOEGERUNG (REALER
PID-REGLER) IN ADDITIVER (PARALLELER) FORM 156 4.5.3.5.1 BESCHREIBUNG IM
ZEITBEREICH 156 4.5.3.5.2 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 157 4.5.3.6
PROPORTIONAL-INTEGRAL-DIFFERENTIAL-REGLER MIT VERZOEGERUNG (REALER
PID-REGLER) IN MULTIPLIKATIVER (SERIELLER) FORM 160 4.5.3.6.1
BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 160 4.5.3.6.2 BESCHREIBUNG IM
FREQUENZBEREICH 161 4.5.3.7 UMRECHNUNG ZWISCHEN ADDITIVER UND
MULTIPLIKATIVER FORM 163 4.6 STANDARDISIERTE PARAMETER VON
UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 168 4.6.1 KOEFFIZIENTEN UND STANDARDISIERTE
PARAMETER 168 INHALTSVERZEICHNIS 4.6.2 ERMITTLUNG DER STATIONAEREN
VERSTAERKUNGSFAKTOREN 169 4.6.2.1 INTEGRIERVERSTAERKUNG K\ 169 4.6.2.2
PROPORTIONALVERSTAERKUNG K P 169 4.6.2.3 DIFFERENZIERVERSTAERKUNG K D 170
4.6.2.4 ERMITTLUNG DER VERSTAERKUNGSFAKTOREN BEI UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN
MIT MEHREREN UEBERTRAGUNGSKOMPONENTEN 171 4.6.3 ERMITTLUNG VON
ZEITKONSTANTEN, DAEMPFUNG UND KENNKREISFREQUENZ 172 4.6.3.1 ERMITTLUNG
VON ZEITKONSTANTEN 172 4.6.3.2 ERMITTLUNG VON STANDARDISIERTEN
ZEITKONSTANTEN 173 4.6.3.3 ERMITTLUNG VON STANDARDISIERTEN KOEFFIZIENTEN
BEI SYSTEMEN II. ORDNUNG MIT KOMPLEXEN NULLSTELLEN 174 4.7 GLEICHUNGEN
UND SYMBOLE FUER REGELKREISELEMENTE 175 4.7.1 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN VON
REGELKREISELEMENTEN 175 4.7.2 FREQUENZGANGFUNKTIONEN VON
REGELKREISELEMENTEN 177 4.7.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN VON
REGELKREISELEMENTEN 179 5 FREQUENZGANG- UND UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER
FUEHRUNGS- UND STOERVERHALTEN 181 5.1 GLEICHUNGEN FUER REGELKREISE MIT
DIREKTER GEGENKOPPLUNG 181 5.1.1 STRUKTURBILD UND ABKUERZUNGEN 181 5.1.2
GLEICHUNGEN FUER DAS FUEHRUNGSUEBERTRAGUNGSVERHALTEN 183 5.1.3 GLEICHUNGEN
FUER DAS STOERUNGSUEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON VERSORGUNGSSTOERGROESSEN. 184
5.1.4 GLEICHUNGEN FUER DAS STOERUNGSUEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON
LASTSTOERGROESSEN 184 5.1.5 BERECHNUNGSBEISPIEL 185 5.1.6 GLEICHUNGEN FUER
DAS STELLGROESSENVERHALTEN 187 5.2 AUSREGELBARKEIT VON STOERUNGEN 190 5.3
GLEICHUNGEN FUER REGELKREISE MIT INDIREKTER GEGENKOPPLUNG 191 5.4
STATIONAERE REGELFEHLER HOEHERER ORDNUNG 194 6 STABILITAET VON REGELKREISEN
197 6.1 ENTSTEHUNG DES STABILITAETSPROBLEMS BEI REGELKREISEN 197 6.2
DEFINITION DER STABILITAET 198 6.3 VERFAHREN ZUR STABILITAETSBESTIMMUNG
201 6.3.1 ALGEBRAISCHE UND GEOMETRISCHE STABILITAETSKRITERIEN 201 6.3.2
ROUTH-KRITERIUM 202 6.3.2.1 EIGENSCHAFTEN DES ROUTH-VERFAHRENS 202
6.3.2.2 STABILITAETSKRITERIUM NACH ROUTH 202 6.3.2.3 ABHAENGIGKEIT DER
STABILITAET VON EINEM PARAMETER 204 6.3.3 KRITERIUM VON HURWITZ 205
6.3.3.1 ALLGEMEINES 205 6.3.3.2 STABILITAETSKRITERIUM NACH HURWITZ * 205
6.3.4 NYQUIST-KRITERIUM 206 6.3.4.1 EIGENSCHAFTEN DES NYQUIST-KRITERIUMS
206 6.3.4.2 VEREINFACHTES STABILITAETSKRITERIUM NACH NYQUIST 207 6.3.4.3
BEISPIELE ZUM VEREINFACHTEN NYQUIST-KRITERIUM 209 6.3.4.4 VOLLSTAENDIGES
NYQUIST-KRITERIUM 210 6.3.4.5 BEISPIELE ZUM VOLLSTAENDIGEN
NYQUIST-KRITERIUM 212 6.3.4.6 STABILITAET VON REGELUNGSSYSTEMEN MIT
TOTZEIT 213 6.4 WURZELORTSKURVEN 215 6.4.1 EINLEITUNG 215 INHALTS
VERZEICHNIS 6.4.2 KRITERIUM FUER DAS WURZELORTSKURVEN(WOK)-VERFAHREN 217
6.4.3 REGELN FUER DIE KONSTRUKTION VON WURZELORTSKURVEN 223 6.4.3.1
ALLGEMEINES 223 6.4.3.2 PRINZIPIELLER VERLAUF DER WOK (REGEL 1) 224
6.4.3.3 WOK AUF DER REELLEN ACHSE (REGEL 2) 224 6.4.3.4 SCHNITTPUNKT DER
ASYMPTOTEN (REGEL 3) 225 6.4.3.5 ANSTIEGSWINKEL DER ASYMPTOTEN (REGEL 4)
225 6.4.3.6 VERZWEIGUNGSPUNKTE (REGEL 5) 225 6.4.3.7 SCHNITTWINKEL DER
WOK-ZWEIGE IN VERZWEIGUNGSPUNKTEN (REGEL 6) . 228 6.4.3.8
SCHNITTPUNKTE DER WOK MIT DER IMAGINAEREN ACHSE (REGEL 7) 230 6.4.3.9
AUSTRITTSWINKEL DER WOK AUS POLSTELLEN, EINTRITTSWINKEL IN NULLSTELLEN
(REGEL 8) 231 6.4.3.10 SKALIERUNG DER WOK MIT DEM KURVENPARAMETER (REGEL
9) 233 6.4.3.11 TABELLE DER SCHRITTE DES WOK-VERFAHRENS 235 6.4.3.12
ANWENDUNG DES WOK-VERFAHRENS 236 6.4.3.13 TABELLE MIT WOK FUER
REGELUNGSSYSTEME BIS IV. ORDNUNG 241 6.4.4 ERWEITERUNG DER ANWENDUNG DES
WOK-VERFAHRENS 245 6.4.4.1 WOK-VERFAHREN FUER ANDERE REGELKREISPARAMETER
245 6.4.4.2 WOK FUER MEHRERE KURVENPARAMETER (WOK-KONTUR) 247 6.4.5
ZUSAMMENFASSUNG 251 7 BODE-VERFAHREN ZUR EINSTELLUNG VON REGELKREISEN
253 7.1 EINLEITUNG 253 7.2 BODE-DIAGRAMME 253 7.2.1 BODE-DIAGRAMM DES
OFFENEN REGELKREISES 253 7.2.2 BODE-DIAGRAMME DER WICHTIGSTEN
UEBERTRAGUNGSELEMENTE 254 7.2.2.1 EINLEITUNG 254 7.2.2.2
PROPORTIONAL-ELEMENT (P-ELEMENT) 254 7.2.2.3 INTEGRAL-ELEMENT
(I-ELEMENT) . 255 7.2.2.4 DIFFERENTIAL-ELEMENT (D-ELEMENT) 255 7.2.2.5
PROPORTIONAL-ELEMENT MIT VERZOEGERUNG I. ORDNUNG (PT!-ELEMENT) 256
7.2.2.6 PROPORTIONAL-DIFFERENTIAL-ELEMENT (PD-ELEMENT) 257 7.2.2.7
TOTZEIT-ELEMENT (PT,-ELEMENT) 258 7.2.2.8 PROPORTIONAL-ELEMENT MIT
VERZOEGERUNG II. ORDNUNG (PT2-ELEMENT) 258 7.3 STABILITAETSGRENZE IM
BODE-DIAGRAMM 261 7.3.1 VERGLEICH MIT DER ORTSKURVENDARSTELLUNG 261
7.3.2 AMPLITUDENRESERVE UND PHASENRESERVE 262 7.4 ANWENDUNG DES
BODE-VERFAHRENS 264 7.4.1 EINSTELLUNG DER STABILITAETSGUETE 264 7.4.2
EINSTELLUNG DES VERSTAERKUNGSFAKTORS 265 7.4.3 ANHEBUNG DES PHASENGANGS
266 7.4.4 ANWENDUNG VON PHASENANHEBENDEN NETZWERKEN 268 7.4.5 ABSENKUNG
DES AMPLITUDENGANGS 271 7.4.6 ANWENDUNG VON AMPLITUDENABSENKENDEN
NETZWERKEN 272 7.4.7 ZUSAMMENFASSUNG 275 7.5 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN
KENNGROESSEN VON ZEIT- UND FREQUENZBEREICH 276 7.5.1 ANFORDERUNGEN AN DAS
ZEITVERHALTEN VON REGELUNGSSYSTEMEN 276 7.5.2 ZUSAMMENHANG FUER DAS
UEBERTRAGUNGSELEMENT II. ORDNUNG 276 7.5.2.1 KENNGROESSEN FUER DAS
UEBERTRAGUNGSELEMENT II. ORDNUNG 276 INHALTSVERZEICHNIS 7.5.2.2
BERECHNUNGSFORMELN 278 7.5.2.3 ERWEITERUNG DER ANWENDUNG . 280 8
REGELEINRICHTUNGEN MIT OPERATIONSVERSTAERKERN 283 8.1 PRINZIPIELLER
AUFBAU 283 8.1.1 AUFGABEN VON REGELEINRICHTUNGEN 283 8.1.2 KENNGROESSEN
VON OPERATIONSVERSTAERKERN 283 8.1.2.1 STATIONAERE KENNGROESSEN 283 8.1.2.2
DYNAMISCHE KENNGROESSEN 284 8.1.2.3 ZUSAMMENFASSUNG 287 8.2
GRUNDSCHALTUNGEN MIT OPERATIONSVERSTAERKERN .» 287 8.2.1 ALLGEMEINES
287 8.2.2 ALLGEMEINE SCHALTUNG EINES OPERATIONSVERSTAERKERS 288 8.2.3
INVERTIERENDE SCHALTUNG 289 8.2.4 NICHTINVERTIERENDE SCHALTUNG 289 8.3
SCHALTUNGEN ZUR BILDUNG DER REGELDIFFERENZ 291 8.3.1 SCHALTUNG MIT
SPANNUNGSVERGLEICHSSTELLE 291 8.3.2 SCHALTUNG MIT STROMVERGLEICHSSTELLE
292 8.4 SCHALTUNGEN ZUR BILDUNG DER STELLGROESSE 292 8.4.1 ALLGEMEINES 292
8.4.2 PROPORTIONAL-REGLER (P-REGLER) 293 8.4.2.1 INVERTIERENDER
PROPORTIONAL-REGLER 293 8.4.2.2 NICHTINVERTIERENDER PROPORTIONAL-REGLER
293 8.4.3 PROPORTIONAL-DIFFERENTIAL-REGLER (PD-REGLER),
PROPORTIONAL-DIFFERENTIAL-REGLER MIT VERZOEGERUNG I. ORDNUNG (PDT R
REGLER) 294 8.4.3.1 INVERTIERENDER PD/PDT,-REGLER 294 8.4.3.2
NICHTINVERTIERENDER PD/PDT R REGLER 294 8.4.3.3 PD/PDTI-REGLER MIT
GETRENNT EINSTELLBAREN PARAMETERN 295 8.4.4 INTEGRAL-REGLER (I-REGLER) :
297 8.4.4.1 INVERTIERENDER INTEGRAL-REGLER 297 8.4.4.2
NICHTINVERTIERENDER INTEGRAL-REGLER 298 8.4.5
PROPORTIONAL-INTEGRAL-REGLER (PI-REGLER) 299 8.4.5.1 INVERTIERENDER
PI-REGLER 299 8.4.5.2 NICHTINVERTIERENDER PI-REGLER 299 8.4.5.3
PI-REGLER MIT UNABHAENGIG EINSTELLBAREN PARAMETERN 300 8.4.6
PROPORTIONAL-INTEGRAL-DIFFERENTIAL-REGLER (PID-REGLER),
PROPORTIONAL-INTEGRAL- DIFFERENTIAL-REGLER MIT VERZOEGERUNG I. ORDNUNG
(PIDT R REGLER) 301 8.4.6.1 PID/PIDT| -REGLER IN ADDITIVER (PARALLELER)
FORM MIT UNABHAENGIG VONEINANDER EINSTELLBAREN PARAMETERN 301 8.4.6.2
INVERTIERENDER PID/PIDT,-REGLER IN MULTIPLIKATIVER (SERIELLER) FORM MIT
EINEM VERSTAERKER 302 8.4.6.3 INVERTIERENDER PID/PIDT!-REGLER IN
MULTIPLIKATIVER (SERIELLER) FORM MIT ZWEI VERSTAERKERN 303 8.4.6.4
INVERTIERENDER PID/PIDT,-REGLER IN MULTIPLIKATIVER (SERIELLER) FORM MIT
ENTKOPPLUNG 304 8.4.6.5 NICHTINVERTIERENDER PID/PIDT,-REGLER IN
MULTIPLIKATIVER (SERIELLER) FORM 305 8.5 KONTINUIERLICHE EINSTELLUNG VON
REGLERPARAMETERN 305 INHALTSVERZEICHNIS 8.6 SCHALTUNGEN ZUR GLAETTUNG VON
REGELKREISSIGNALEN 307 8.6.1 PTJ-ELEMENT MIT INVERTIERENDEM
TRENNVERSTAERKER 307 8.6.2 PT R ELEMENT MIT NICHTINVERTIERENDEM
TRENNVERSTAERKER 309 8.7 ZUSAMMENFASSUNG 310 9 ERMITTLUNG MATHEMATISCHER
MODELLE FUER REGELUNGSTECHNISCHE UEBERTRAGUNGSELEMENTE (IDENTIFIKATION)
317 9.1 EINTEILUNG VON MATHEMATISCHEN MODELLEN 317 9.2 ANWENDUNG DER
MODELLBILDUNG IN DER REGELUNGSTECHNIK 318 9.2.1 THEORETISCHE UND
EXPERIMENTELLE ANALYSE 318 9.2.2 ZUSAMMENFASSUNG *. 321 9.3
EXPERIMENTELLE ANALYSE VON LINEAREN UEBERTRAGUNGSELEMENTEN .' 321 9.3.1
VORGEHENSWEISE BEI DER EXPERIMENTELLEN ANALYSE 321 9.3.2 EXPERIMENTELLE
ANALYSE MIT SPRUNGFUNKTIONEN 322 9.3.2.1 BESTIMMUNG DES PRINZIPIELLEN
UEBERTRAGUNGSVERHALTENS AUS DEM ENDWERT DER SPRUNGANTWORT 322 9.3.2.2
BESTIMMUNG DES ELEMENTTYPS AUS ANFANGSWERT UND ANFANGSSTEIGUNG DER
SPRUNGANTWORT 325 9.3.2.3 ABLEITUNG VON IDENTIFIKATIONSMERKMALEN AUS DEN
EIGENSCHAFTEN VON SPRUNGANTWORTEN 327 9.3.2.4 SPRUNGANTWORTVERLAUF OHNE
UEBERSCHWINGEN UND OHNE PERIODISCHES SCHWINGEN 328 9.3.2.5
SPRUNGANTWORTVERLAUF MIT UEBER- UND UNTERSCHWINGEN OHNE PERIODISCHES
SCHWINGEN 329 9.3.2.6 SPRUNGANTWORTVERLAEUFE MIT PERIODISCHEM SCHWINGEN
331 9.3.2.6.1 IDENTIFIKATIONSMERKMALE VON PT 2 -ELEMENTEN 331 9.3.2.6.2
PT 2 -ELEMENTE MIT VORHALT- ODER VERZOEGERUNGSELEMENT 337 9.3.2.7
SPRUNGANTWORTVERLAEUFE VON ELEMENTEN MIT TOTZEIT 340 9.3.3
SPRUNGANTWORTVERLAEUFE MIT WENDEPUNKT UND OHNE UEBERSCHWINGEN 341 9.3.3.1
PRINZIP DES WENDETANGENTENVERFAHRENS 341 9.3.3.2 WENDETANGENTENVERFAHREN
FUER UEBERTRAGUNGSELEMENTE MIT ZWEI UNTERSCHIEDLICHEN ZEITKONSTANTEN 343
9.3.3.3 WENDETANGENTENVERFAHREN FUER UEBERTRAGUNGSELEMENTE MIT GLEICHEN
ZEITKONSTANTEN 347 9.3.3.4 WENDETANGENTENVERFAHREN FUER
UEBERTRAGUNGSELEMENTE MIT MEHREREN ZEITKONSTANTEN 350 9.3.3.5
ZUSAMMENFASSUNG DES WENDETANGENTENVERFAHRENS 354 9.3.3.6
ZEITPROZENTKENNWERTMETHODE 355 9.3.4 SPRUNGANTWORTVERLAEUFE VON
INTEGRAL-ELEMENTEN 360 9.3.4.1 EIGENSCHAFTEN VON INTEGRAL-ELEMENTEN 360
9.3.4.2 IDENTIFIKATION VON REINEN INTEGRAL-ELEMENTEN 360 9.3.4.3
IDENTIFIKATION VON INTEGRAL-ELEMENTEN MIT VERZOEGERUNG 362 9.3.4.4
IDENTIFIKATION VON INTEGRAL-ELEMENTEN MIT TOTZEIT 365 9.4
SPRUNGANTWORTEN UND IDENTIFIZIERUNGSGLEICHUNGEN 367 9.4.1 EINLEITUNG 367
9.4.2 ZUSAMMENSTELLUNG VON SPRUNGANTWORTFUNKTIONEN UND MATHEMATISCHEN
MODELLEN VON UEBERTRAGUNGSELEMENTEN 367 9.4.3 ZUSAMMENFASSUNG 393
INHALTSVERZEICHNIS IDENTIFIKATION VON DYNAMISCHEN SYSTEMEN MIT
PARAMETERSCHAETZVERFAHREN 394 9.5.1 STOCHASTISCHE PROZESSE,
MODELLBEGRIFFE 394 9.5.2 MA-MODELL (MOVING-AVERAGE MODEL) 394 9.5.3
AR-MODELL (AUTO-REGRESSIVE MODEL) 396 9.5.4 ARMA-MODELL (AUTO-REGRESSIVE
MOVING-AVERAGE MODEL) 397 9.5.5 MODELLE MIT ZUSAETZLICHER
DETERMINISTISCHER EINGANGSGROESSE 398 9.5.5.1 ALLGEMEINE MODELLSTRUKTUR
398 9.5.5.2 MODELLARTEN MIT DETERMINISTISCHER UND STOCHASTISCHER
EINGANGSGROESSE . 400 9.5.6 PARAMETERSCHAETZUNG VON ARX-MODELLEN 400
9.5.6.1 PRINZIP DER IDENTIFIKATION VON DYNAMISCHEN SYSTEMEN MIT
PARAMETERSCHAETZ- VERFAHREN (EXPERIMENTELLE IDENTIFIKATION) , 400 9.5.6.2
FEHLERARTEN FUER DIE ANWENDUNG VON PARAMETERSCHAETZVERFAHREN 401 9.5.6.3
MODELLBESTIMMUNG BEI PROZESSEN MIT VERNACHLAESSIGBAREN STOERGROESSEN . .
403 9.5.6.4 MODELLBESTIMMUNG MIT DER METHODE DER KLEINSTEN QUADRATE 409
OPTIMIERUNGSKRITERIEN UND EINSTELLREGELN FUER REGELKREISE 417 EINLEITUNG
417 PARAMETEROPTIMIERUNG IM ZEITBEREICH 418 10.2.1 BEGRIFF DER
REGELFLAECHE 418 10.2.2 INTEGRALKRITERIEN IM ZEITBEREICH 419 10.2.2.1
INTEGRALKRITERIUM DER LINEAREN REGELFLAECHE 419 10.2.2.2
INTEGRALKRITERIEN DER BETRAGSREGELFLAECHE 421 10.2.2.3 INTEGRALKRITERIEN
DER QUADRATISCHEN REGELFLAECHE 422 10.2.3 BERECHNUNG DER
INTEGRALKRITERIEN FUER STANDARDREGELKREISE II. ORDNUNG 426 EINSTELLREGELN
FUER REGELKREISE 429 10.3.1 ANWENDUNG DER EINSTELLREGELN 429 10.3.2
EINSTELLREGELN VON ZIEGLER UND NLCHOLS 429 10.3.3 EINSTELLREGELN NACH
CHIEN, HRONES UND RESWICK 430 10.3.4 REGLER-EINSTELLUNG NACH DER
T-SUMMEN-REGEL 433 10.3.4.1 SUMMENZEITKONSTANTE EINER REGELSTRECKE 433
10.3.4.2 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER SUMMENZEITKONSTANTE 435 10.3.4.3
T-SUMMEN-REGEL FUER PI- UND PID-REGLER 435 10.3.4.4 ANWENDUNG DER
T-SUMMEN-REGEL 437 OPTIMIERUNGSKRITERIEN IM FREQUENZBEREICH -
BETRAGSOPTIMUM 440 10.4.1 PRINZIP DER OPTIMIERUNG IM FREQUENZBEREICH 440
10.4.2 EINSTELLUNG VON REGELKREISEN NACH DEM BETRAGSOPTIMUM 440 10.4.3
ANWENDUNG DES VERFAHRENS -. 444 10.4.3.1 VEREINFACHUNG VON
STRECKENUEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 444 10.4.3.2 SATZ VON DER SUMME DER
KLEINEN ZEITKONSTANTEN 444 10.4.3.3 VEREINFACHUNG VON TOTZEITELEMENTEN
445 10.4.4 ANWENDUNG DES BETRAGSOPTIMUMS BEI REGELSTRECKEN HOEHERER
ORDNUNG 445 10.4.4.1 KOMPENSATION EINER GROSSEN ZEITKONSTANTEN 445
10.4.4.2 KOMPENSATION VON ZWEI GROSSEN ZEITKONSTANTEN 446 10.4.5
EINSTELLREGELN FUER DAS BETRAGSOPTIMUM 451 OPTIMIERUNGSKRITERIEN IM
FREQUENZBEREICH - SYMMETRISCHES OPTIMUM 452 10.5.1 PRINZIP DES
VERFAHRENS UND ANWENDUNG BEI ITI-REGELSTRECKEN 452 10.5.2
STANDARDEINSTELLUNG DES SYMMETRISCHEN OPTIMUMS 457 10.5.3 ANWENDUNG DES
VERFAHRENS BEI INTEGRALEN REGELSTRECKEN MIT VERZOEGERUNG HOEHERER ORDNUNG
460 INHALTS VERZEICHNIS 10.5.4 ANWENDUNG DES VERFAHRENS BEI
PROPORTIONALEN REGELSTRECKEN MIT VERZOEGERUNGEN HOEHERER ORDNUNG 461
10.5.4.1 PT*-REGELSTRECKEN MIT EINER GROSSEN ZEITKONSTANTEN 461 10.5.4.2
PT*-REGELSTRECKEN MIT ZWEI GROSSEN ZEITKONSTANTEN 461 10.5.5
EINSTELLREGELN FUER DAS SYMMETRISCHE OPTIMUM 462 10.5.6 ZUSAMMENFASSUNG
ZUR OPTIMIERUNG IM FREQUENZBEREICH 464 11 DIGITALE REGELUNGSSYSTEME
(ABTASTREGELUNGEN) 465 11.1 PRINZIPIELLE ARBEITSWEISE VON DIGITALEN
REGELKREISEN 465 11.1.1 EINLEITUNG 465 11.1.2 KONTINUIERLICHE UND
DISKRETE SIGNALE IN DIGITALEN REGELUNGSSYSTEMEN 465 11.1.3
GRUNDFUNKTIONEN VON DIGITALEN REGELKREISEN ': 466 11.2 BASISALGORITHMEN
FUER DIGITALE REGELUNGEN 467 11.2.1 EINLEITUNG 467 11.2.2
PROPORTIONALALGORITHMUS 468 11.2.3 APPROXIMATION VON INTEGRATION UND
DIFFERENTIATION DURCH DISKRETE OPERATIONEN. . . . 468 11.2.3.1
INTEGRALALGORITHMEN MIT RECHTECKNAEHERUNG 468 11.2.3.2
INTEGRALALGORITHMUS MIT TRAPEZNAEHERUNG 472 11.2.3.3 EINFACHE
DIFFERENTIALALGORITHMEN 473 11.2.3.4 DIFFERENTIALALGORITHMEN MIT
MITTELWERTBILDUNG 474 11.2.4 REGELALGORITHMEN FUER STANDARDREGLER 475
11.2.4.1 PID-STELLUNGSALGORITHMUS 475 11.2.4.2
PID-GESCHWINDIGKEITSALGORITHMUS 476 11.2.4.3
PID-STANDARDREGELALGORITHMEN 477 11.2.4.4 MODIFIZIERTE
PID-REGELALGORITHMEN 479 11.3 EINSTELLREGELN FUER DIGITALE REGELKREISE
480 11.3.1 QUASIKONTINUIERLICHE DIGITALE REGELKREISE 480 11.3.2
BESTIMMUNG DER ABTASTZEIT AUS KENNGROESSEN DER REGELSTRECKE 480 11.3.3
BESTIMMUNG DER ABTASTZEIT AUS KENNGROESSEN DES REGELKREISES 481 11.3.4
EINSTELLREGELN MIT BERUECKSICHTIGUNG DER ABTASTZEIT 486 11.4
MATHEMATISCHE METHODEN ZUR BERECHNUNG VON DIGITALEN REGELKREISEN IM
ZEITBEREICH 488 11.4.1 ALLGEMEINES 488 11.4.2 DIFFERENZENGLEICHUNGEN 488
11.4.3 LOESUNG VON DIFFERENZENGLEICHUNGEN 488 11.4.3.1 ERMITTLUNG DER
LOESUNG DURCH REKURSION 488 11.4.3.2 LOESUNG MIT HOMOGENEM UND
PARTIKULAEREM ANSATZ 490 11.4.4 STABILITAET VON ABTASTSYSTEMEN IM
ZEITBEREICH 493 11.5 MATHEMATISCHE METHODEN ZUR BERECHNUNG VON DIGITALEN
REGELKREISEN IM FREQUENZBEREICH . 495 11.5.1 TECHNISCHE UND
MATHEMATISCHE GRUNDFUNKTIONEN VON DIGITALEN REGELKREISEN 495 11.5.1.1
ALLGEMEINES 495 11.5.1.2 ABTASTUNG VON KONTINUIERLICHEN SIGNALEN 496
11.5.1.3 DARSTELLUNG VON ZEITDISKRETEN SIGNALEN DURCH FOLGEN 498
11.5.1.4 AUSFUEHRUNG DES REGELALGORITHMUS (BERECHNUNG DER STELLGROESSE) 498
11.5.1.5 SPEICHERUNG DER DISKRETEN STELLGROESSE (HALTEGLIED) 499 11.5.2 "
Z-TRANSFORMATION 501 11.5.2.1 EINLEITUNG 501 11.5.2.2 DEFINITION DER
Z-TRANSFORMATION 502 11.5.2.3 RECHENREGELN DER Z-TRANSFORMATION 504 10
INHALTSVERZEICHNIS 11.5.2.4 TABELLEN ZUR Z-TRANSFORMATION 509 11.5.2.5
ANWENDUNG DER TABELLEN ZUR Z-TRANSFORMATION 522 11.5.3 INVERSE
Z-TRANSFORMATION (Z-RUECKTRANSFORMATION) 523 11.5.3.1 VERFAHREN ZUR
Z-RUECKTRANSFORMATION 523 11.5.3.2 RUECKTRANSFORMATION MIT DEM KOMPLEXEN
UMKEHRINTEGRAL 524 11.5.3.3 PARTIALBRUCHZERLEGUNG, RUECKTRANSFORMATION
MIT TABELLE 524 11.5.3.4 RUECKTRANSFORMATION MIT DER
POTENZREIHENENTWICKLUNG 526 11.5.3.5 BERECHNUNG DER IMPULSFUNKTION MIT
REKURSION 527 11.5.4 Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN
(IMPULSUEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN) 528 11.5.4.1 Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN VON
ZEITDISKRETEN ELEMENTEN 528 11.5.4.2 Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN VON
REGELALGORITHMEN 529 11.5.4.3 Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN VON
ZEITKONTINUIERLICHEN ELEMENTEN 530 11.5.4.4 TABELLE VON
Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER ZEITKONTINUIERLICHE ELEMENTE (REGELSTRECKEN
MIT HALTEGLIED) 532 11.5.4.5 EIGENSCHAFTEN VON Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN
534 11.5.4.6 NORMIERTE TESTFOLGEN FUER Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 537
11.5.4.7 UMFORMUNGSREGELN FUER Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 538 11.5.4.7.1
VORAUSSETZUNGEN FUER DIE ANWENDUNG DER UMFORMUNGSREGELN . 538 11.5.4.7.2
EINFACHE STRUKTUREN 539 11.5.4.7.3 REIHENSCHALTUNG VON
UEBERTRAGUNGSELEMENTEN 540 11.5.4.7.4 PARALLELSCHALTUNG VON
UEBERTRAGUNGSELEMENTEN 541 11.5.4.7.5 KREISSTRUKTUREN 541 11.5.4.8
Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN VON DIGITALEN REGELKREISEN 542 11.5.4.8.1
VORAUSSETZUNGEN 542 11.5.4.8.2 FUEHRUNGSUEBERTRAGUNGSVERHALTEN 543
11.5.4.8.3 STOERUNGSUEBERTRAGUNGSVERHALTEN (VERSORGUNGSSTOERGROESSE) 543
11.5.4.8.4 STOERUNGSUEBERTRAGUNGSVERHALTEN (LASTSTOERGROESSE) 545 11.5.4.8.5
BERECHNUNG VON Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 546 11.6 STABILITAET VON
DIGITALEN REGELUNGSSYSTEMEN 549 11.6.1 STABILITAETSDEFINITION 549 11.6.2
VERFAHREN ZUR STABILITAETSBESTIMMUNG 551 11.6.2.1 STABILITAETSKRITERIEN
551 11.6.2.2 ANWENDUNG DER BILINEARTRANSFORMATION 552 11.6.2.3
KOEFFIZIENTENKRITERIEN (BILINEARTRANSFORMATION) 555 11.6.2.4
STABILITAETSKRITERIUM VON JURY 558 11.7 KOMPENSATIONSREGLER FUER DIGITALE
REGELKREISE \ 560 11.7.1 PRINZIP DER KOMPENSATION 560 11.7.2
KOMPENSATIONSREGLER FUER ENDLICHE EINSTELLZEIT (DEAD-BEAT-REGLER) 561
11.7.3 KOMPENSATIONSREGLER FUER ENDLICHE EINSTELLZEIT MIT VORGABE DES
ERSTEN STELLGROESSENWERTS 573 11.8 DISKRETISIERUNG VON KONTINUIERLICHEN
UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 578 11.8.1 ANWENDUNG VON
DISKRETISIERUNGSVERFAHREN 578 11.8.2. SUBSTITUTIONSVERFAHREN 579 11.8.3
STABILITAET DER VERFAHREN 582 11.8.4 SYSTEMANTWORTINVARIANTE
TRANSFORMATIONEN 585 11.8.4.1 INVARIANTE SYSTEMREAKTIONEN IM ZEITBEREICH
585 11.8.4.2 IMPULSINVARIANTE TRANSFORMATION 586 11.8.4.3
SPRUNGINVARIANTE TRANSFORMATION 587 INHALTSVERZEICHNIS 12
ZUSTANDSREGELUNGEN 589 12.1 ALLGEMEINES 589 12.2 MATHEMATISCHE METHODEN
ZUR BERECHNUNG VON UEBERTRAGUNGSSYSTEMEN MIT ZUSTANDSVARIABLEN 590 12.2.1
BESCHREIBUNG VON UEBERTRAGUNGSSYSTEMEN MIT ZUSTANDSVARIABLEN 590 12.2.1.1
ALLGEMEINE FORM DES GLEICHUNGSSYSTEMS 590 12.2.1.2 BESCHREIBUNG LINEARER
MEHRGROESSENSYSTEME MIT ZUSTANDSVARIABLEN 591 12.2.1.3 BESCHREIBUNG
LINEARER EINGROESSENSYSTEME MIT ZUSTANDSVARIABLEN 595 12.2.2 LOESUNG DER
ZUSTANDSGIEICHUNG IM ZEITBEREICH 597 12.2.2.1 BERECHNUNG DER
MATRIX-E-FUNKTION 597 12.2.2.2 DIFFERENTIATION DER MATRIX-E-FUNKTION 4
598 12.2.2.3 LOESUNG DER INHOMOGENEN ZUSTANDSGIEICHUNG. . . ., 598
12.2.2.4 TRANSITIONSMATRIX 599 12.2.3 LOESUNG DER ZUSTANDSGIEICHUNG IM
FREQUENZBEREICH 603 12.2.4 NORMALFORMEN VON UEBERTRAGUNGSSYSTEMEN 605
12.2.4.1 ALLGEMEINES 605 12.2.4.2 REGELUNGSNORMALFORM 605 12.2.4.3
BEOBACHTUNGSNORMALFORM 610 12.2.4.4 ZUSAMMENFASSUNG 615 12.2.5
STEUERBARKEIT UND BEOBACHTBARKEIT VON UEBERTRAGUNGSSYSTEMEN 615 12.2.5.1
STEUERBARKEIT 615 12.2.5.2 BEOBACHTBARKEIT 617 12.2.5.3 UNTERSUCHUNG DER
STEUERBARKEIT UND BEOBACHTBARKEIT EINES REGELUNGS- SYSTEMS 619 12.2.6
TRANSFORMATION AUF REGELUNGS- UND BEOBACHTUNGSNORMALFORM 621 12.2.6.1
ALLGEMEINE FORM DER TRANSFORMATIONSGLEICHUNGEN 621 12.2.6.2 BERECHNUNG
DER TRANSFORMATIONSMATRIX FUER DIE TRANSFORMATION AUF REGELUNGSNORMALFORM
622 12.2.6.3 BERECHNUNG DER TRANSFORMATIONSMATRIX FUER DIE TRANSFORMATION
AUF BEOBACHTUNGSNORMALFORM 624 12.3 REGELUNG DURCH ZUSTANDSRUECKFUEHRUNG
626 12.3.1 ALLGEMEINES 626 12.3.2 BERECHNUNG VON ZUSTANDSREGELUNGEN '
627 12.3.2.1 ERMITTLUNG VON ZUSTANDSREGLERN DURCH POLVORGABE 627
12.3.2.2 BERECHNUNG DES VORFILTERS 629 12.3.3 ZUSTANDSREGELUNG MIT
BEOBACHTER 636 12.3.3.1 PRINZIPIELLE ARBEITSWEISE VON BEOBACHTERN 636
12.3.3.2 ERMITTLUNG VON ZUSTANDSBEOBACHTERN DURCH POLVORGABE 640 12.3.4
SYSTEMATISCHE VORGEHENSWEISE BEI DER BERECHNUNG VON ZUSTANDSREGLERN UND
ZUSTANDSBEOBACHTERN 646 12.3.5 ZUSAMMENFASSUNG 646 12.4 REGELUNGEN DURCH
ZUSTANDSRUECKFUEHRUNG MIT VERBESSERTEM STOERUNGSVERHALTEN 647 12.4.1
ALLGEMEINES 647 12.4.2 ZUSTANDSREGELUNG MIT ZUSTANDS- UND
STOERGROESSENBEOBACHTER 648 12.4.2.1 BERECHNUNG DES ZUSTANDSREGLERS MIT
VORFILTER 648 12.4.2.2 STOERUNGSVERHALTEN DER ZUSTANDSREGELUNG 650
12.4.2.3 BERECHNUNG DES ZUSTANDS- UND STOERGROESSENBEOBACHTERS . 652
12.4.2.4 STOERUNGSVERHALTEN DER ZUSTANDSREGELUNG MIT ZUSTANDS- UND
STOERGROESSENBEOBACHTER 657 INHALTSVERZEICHNIS 12.4.3
PROPORTIONAL-INTEGRAL-(PI)-ZUSTANDSREGELUNG 657 12.4.3.1
ZUSTANDSGIEICHUNGEN FUER DIE PL-ZUSTANDSREGELUNG 657 12.4.3.2 BERECHNUNG
DER ZUSTANDSREGELUNG MIT UEBERLAGERTEM PI-REGLER 661 12.4.3.3
STOERUNGSVERHALTEN DER PL-ZUSTANDSREGELUNG 665 12.4.4 ROBUSTE REGELUNG -
VERGLEICH DER ZUSTANDSREGELUNG MIT ZUSTANDS- UND STOERGROESSENBEOBACHTER
MIT DER PL-ZUSTANDSREGELUNG 666 12.4.4.1 BEGRIFF DER ROBUSTEN REGELUNG
666 12.4.4.2 VERGLEICH DER ZUSTANDSREGELUNG MIT ZUSTANDS- UND
STOERGROESSENBEOBACHTER MIT DER PL-ZUSTANDSREGELUNG AUF ROBUSTHEIT 666
12.4.5 ZUSAMMENFASSUNG 669 REGELUNGEN IN DER ELEKTRISCHEN
ANTRIEBSTECHNIK *, 671 ALLGEMEINES 671 REGELSTRECKEN FUER ELEKTRISCHE
ANTRIEBE 671 13.2.1 MATHEMATISCHES MODELL DER REGELSTRECKE 671 13.2.1.1
ELEKTRISCHER TEIL DER REGELSTRECKE 671 13.2.1.2 MECHANISCHER TEIL DER
REGELSTRECKE 674 13.2.2 VEREINFACHUNG DER REGELSTRECKE 676 ZEITVERLAEUFE
VON FUEHRUNGS- UND STOERGROESSEN BEI ANTRIEBSREGELUNGEN VON DREHMASCHINEN .
. . 677 EINSCHLEIFIGE LAGEREGELUNG 679 13.4.1 BERECHNUNG DES LAGEREGLERS
679 13.4.2 FUEHRUNGSVERHALTEN DER EINSCHLEIFIGEN LAGEREGELUNG 680 13.4.3
STOERUNGSVERHALTEN DER EINSCHLEIFIGEN LAGEREGELUNG 682 LAGEREGELUNG MIT
KASKADENSTRUKTUR 683 13.5.1 ALLGEMEINES 683 13.5.2 FUEHRUNGSVERHALTEN DER
LAGEREGELUNG MIT KASKADENSTRUKTUR 683 13.5.2.1 BERECHNUNG DES
MOMENTENREGLERS 683 13.5.2.2 DREHZAHLREGELUNG MIT UNTERLAGERTER
MOMENTENREGELUNG 684 13.5.2.2.1 BERECHNUNG DES DREHZAHLREGLERS 684
13.5.2.2.2 FUEHRUNGSVERHALTEN DER DREHZAHLREGELUNG MIT UNTERLAGERTER
MOMENTENREGELUNG 685 13.5.2.3 LAGEREGELUNG MIT UNTERLAGERTER
DREHZAHL-UND MOMENTENREGELUNG 687 13.5.2.3.1 BERECHNUNG DES LAGEREGLERS
687 13.5.2.3.2 FUEHRUNGSVERHALTEN DER LAGEREGELUNG MIT UNTERLAGERTER
DREHZAHL- UND MOMENTENREGELUNG 689 13.5.3 STOERUNGSVERHALTEN DER
LAGEREGELUNG MIT KASKADENSTRUKTUR 691 13.5.3.1 STOERUNGSVERHALTEN DER
REGELSTRECKE 691 13.5.3.2 STOERUNGSVERHALTEN DER DREHZAHLREGELUNG MIT
UNTERLAGERTER MOMENTENREGELUNG 692 13.5.3.3 STOERUNGSVERHALTEN DER
LAGEREGELUNG MIT UNTERLAGERTER DREHZAHL- UND MOMENTENREGELUNG . . . 694
ZUSAMMENFASSUNG 695 DIGITALE LAGEREGELUNG MIT KASKADENSTRUKTUR 696
13.7.1 ALLGEMEINES 696 13.7.2 DIGITALE WINKELGESCHWINDIGKEITSREGELUNG
(DREHZAHLREGELUNG) MIT UNTERLAGERTER MOMENTENREGELUNG 696 13.7.2.1
REGELALGORITHMUS UND ABTASTZEIT 696 13.7.2.2 FUEHRUNGSVERHALTEN DER
WINKELGESCHWINDIGKEITSREGELUNG MIT UNTERLAGERTER MOMENTENREGELUNG 697
INHALTSVERZEICHNIS 13 13.7.2.3 STOERUNGSVERHALTEN DER
WINKELGESCHWINDIGKEITSREGELUNG MIT UNTERLAGERTER MOMENTENREGELUNG 700
13.7.3 DIGITALE LAGEREGELUNG MIT UNTERLAGERTER WINKELGESCHWINDIGKEITS-
UND MOMENTENREGELUNG 701 13.7.3.1 REGELALGORITHMUS UND ABTASTZEIT 701
13.7.3.2 FUEHRUNGSVERHALTEN DER LAGEREGELUNG MIT UNTERLAGERTER
WINKELGESCHWINDIGKEITS- UND MOMENTENREGELUNG 701 13.7.3.3
STOERUNGSVERHALTEN DER LAGEREGELUNG MIT UNTERLAGERTER
WINKELGESCHWINDIGKEITS- UND MOMENTENREGELUNG 702 13.7.4 ZUSAMMENFASSUNG
; 703 13.8 LAGEREGELUNG MIT ZUSTANDSREGLER ., 703 13.8.1 ALLGEMEINES 703
13.8.2 BERECHNUNG DER ZUSTANDSREGELUNG 703 13.8.2.1 ERMITTLUNG DES
ZUSTANDSREGLERS DURCH POLVORGABE 703 13.8.2.2 BERECHNUNG DES VORFILTERS
FUER DEN ZUSTANDSREGLER 707 13.8.2.3 SPRUNGVERHALTEN DER LAGEREGELUNG MIT
ZUSTANDSREGLER 708 13.8.2.4 STELLGLIEDZEITKONSTANTE UND
STELLGROESSENAUFWAND 710 13.8.3 BERECHNUNG DES ZUSTANDS- UND
STOERGROESSENBEOBACHTERS 712 13.8.3.1 STRUKTUR DES ZUSTANDS- UND
STOERGROESSENBEOBACHTERS 712 13.8.3.2 ERMITTLUNG DES BEOBACHTERS DURCH
POLVORGABE 714 13.8.3.3 BERECHNUNG DES VORFILTERS FUER DIE
STOERGROESSENAUFSCHALTUNG 717 13.8.3.4 DYNAMISCHES VERHALTEN DES
BEOBACHTERS 718 13.8.3.5 STOERUNGSVERHALTEN DER ZUSTANDSREGELUNG MIT
ZUSTANDS- UND STOERGROESSENBEOBACHTER UND STOERGROESSENAUFSCHALTUNG 720 13.8.4
ZUSTANDSLAGEREGEJUNG MIT STOERGROESSENAUFSCHALTUNG 721 13.9 DIGITALE
DREHZAHL- UND LAGEREGELUNGEN MIT ZUSTANDSREGLER 723 13.9.1
ZUSTANDSDARSTELLUNG FUER DIGITALE REGELUNGEN 723 13.9.2 DIGITALE
DREHZAHLREGELUNG MIT ZUSTANDSREGLER 723 13.9.3 DIGITALE
INTEGRAL-ZUSTANDSLAGEREGELUNG 729 13.10 ZUSAMMENFASSUNG 732 14
NICHTLINEARE REGELUNGEN 733 14.1 EINLEITUNG 733 14.1.1 VERFAHREN ZUR
UNTERSUCHUNG NICHTLINEARER SYSTEME 733 14.1.2 DEFINITION DER
NICHTLINEARITAET 733 14.1.3 LINEARE UND NICHTLINEARE OPERATIONEN 735
14.1.4 EIGENSCHAFTEN VON NICHTLINEAREN REGELKREISELEMENTEN UND -SYSTEMEN
738 14.2 GRUNDTYPEN VON NICHTLINEAREN ELEMENTEN 745 14.2.1 PRINZIPIELLE
EIGENSCHAFTEN VON NICHTLINEAREN FUNKTIONEN 745 14.3 VERFAHREN DER
LINEARISIERUNG 748 14.3.1 ALLGEMEINES 748 14.3.2 LINEARISIERUNG MIT
INVERSEN KENNLINIEN 748 14.3.3 LINEARISIERUNG DURCH RUECKFUEHRUNG 750
14.3.4 LINEARISIERUNG IM ARBEITSPUNKT (TANGENTENLINEARISIERUNG),
VERNACHLAESSIGUNG HOEHERER ABLEITUNGEN DER TAYLOR-REIHE 752 14.3.5
HARMONISCHE LINEARISIERUNG MIT DER BESCHREIBUNGSFUNKTION,
VERNACHLAESSIGUNG VON HOEHEREN HARMONISCHEN DER FOURIER-REIHE 753 14.3.5.1
GRUNDLAGE DES VERFAHRENS 753 14 INHALTSVERZEICHNIS 14.3.5.2
BESCHREIBUNGSFUNKTIONEN VON ELEMENTEN MIT EINDEUTIGEN
KENNLINIENFUNKTIONEN 756 14.3.5.3 BESCHREIBUNGSFUNKTIONEN VON ELEMENTEN
MIT MEHRDEUTIGEN KENNLINIENFUNKTIONEN 765 14.3.5.4 DIREKTE BERECHNUNG
VON BESCHREIBUNGSFUNKTIONEN AUS KENNLINIENFUNKTIONEN 769 14.3.5.5
RECHENREGELN FUER BESCHREIBUNGSFUNKTIONEN 774 14.3.5.6
BESCHREIBUNGSFUNKTIONEN VON KENNLINIENELEMENTEN (TABELLE) 783 14.3.5.7
BERECHNUNG DER GLEICHUNG DER HARMONISCHEN BALANCE 811 14.3.5.8
STABILITAET VON GRENZSCHWINGUNGEN 822 14.4 UNTERSUCHUNG DER STABILITAET
NICHTLINEARER SYSTEME , 826 14.4.1 METHODE DER PHASENEBENE
(ZUSTANDSEBENE) 826 14.4.2 EIGENSCHAFTEN VON ZUSTANDSKURVERI IN DER
PHASENEBENE 827 14.4.3 BERECHNUNG VON LINEAREN SYSTEMEN II. ORDNUNG IM
ZEITBEREICH UND IN DER PHASENEBENE 828 14.4.4 RUHELAGEN VON LINEAREN UND
NICHTLINEAREN SYSTEMEN 832 14.4.5 STABILITAET VON RUHELAGEN 832 14.4.6
BERECHNUNG DER STABILITAET VON RUHELAGEN 836 14.4.7
STABILITAETSUNTERSUCHUNG MIT DER DIREKTEN METHODE VON LJAPUNOW 840
14.4.7.1 GRUNDGEDANKE DER DIREKTEN METHODE 840 14.4.7.2
STABILITAETSUNTERSUCHUNG MIT DER LJAPUNOW-FUNKTION 842 14.4.8
STABILITAETSKRITERIUM VON POPOW 844 14.4.8.1 ABSOLUTE STABILITAET 844
14.4.8.2 NUMERISCHE FORM DES POPOW-KRITERIUMS 845 14.4.8.3
ORTSKURVENFORM DES POPOW-KRITERIUMS 848 14.5 REGELKREISE MIT SCHALTENDEN
REGLERN 850 14.5.1 ANWENDUNG VON SCHALTENDEN REGLERN 850 14.5.2
REGELKREISE MIT ZWEIPUNKTREGLERN 852 14.5.2.1 BERECHNUNG DER KENNGROESSEN
VON REGELKREISEN MIT ZWEIPUNKTREGLERN UND PROPORTIONALEN REGELSTRECKEN
852 14.5.2.2 ZWEIPUNKTREGLER AN PROPORTIONALEN REGELSTRECKEN MIT TOTZEIT
856 14.5.2.3 ZWEIPUNKTREGLER AN PROPORTIONALEN REGELSTRECKEN OHNE
TOTZEIT 864 14.5.2.4 BERECHNUNG DER KENNGROESSEN VON REGELKREISEN MIT
ZWEIPUNKTREGLERN UND REGELSTRECKEN MIT INTEGRAL-ANTEIL 865 14.5.3
BERECHNUNG VON REGELKREISEN MIT DREIPUNKTREGLERN 870 14.5.4 SCHALTENDE
REGLER MIT RUECKFUEHRUNG 873 14.5.4.1 EIGENSCHAFTEN VON QUASISTETIGEN
REGLERN 873 14.5.4.2 EINFLUSS DER RUECKFUEHRUNG BEI SCHALTENDEN REGLERN 874
14.5.4.3 QUASISTETIGE STANDARDREGLER (REGLER MIT RUECKFUEHRUNG) 877 15
ANWENDUNG DER FUZZY-LOGIK IN DER REGELUNGSTECHNIK 883 15.1 GRUNDBEGRIFFE
DER FUZZY-LOGIK 883 15.1.1 SCHARFE UND UNSCHARFE MENGEN,
ZUGEHOERIGKEITSFUNKTIONEN 883 15.1.2 BESCHREIBUNG VON SCHARFEN UND
UNSCHARFEN MENGEN 884 15.1.2.1 BESCHREIBUNGSFORMEN VON SCHARFEN MENGEN
884 15.1.2.2 BESCHREIBUNGSFORMEN VON UNSCHARFEN MENGEN 885 15.1.3
DARSTELLUNG VON UNSCHARFEN MENGEN MIT ZUGEHOERIGKEITSFUNKTIONEN 888
15.1.4 LINGUISTISCHE VARIABLEN UND WERTE 892 15.1.4.1 LINGUISTISCHE
VARIABLEN ZUR BESCHREIBUNG VON UNSCHARFEN AUSSAGEN . 892 15.1.4.2
STRUKTUR VON LINGUISTISCHEN VARIABLEN, LINGUISTISCHE OPERATOREN 894
INHALTSVERZEICHNIS 15 15.2 OPERATIONEN MIT UNSCHARFEN MENGEN 900 15.2.1
ELEMENTAROPERATIONEN MIT SCHARFEN MENGEN 900 15.2.2 OPERATIONEN MIT
UNSCHARFEN MENGEN 901 15.2.2.1 ELEMENTAROPERATIONEN MIT UNSCHARFEN
MENGEN 901 15.2.2.2 ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN AN FUZZY-OPERATOREN 904
15.2.2.3 F-NORMEN UND R-KONORMEN (S-NORMEN) 906 15.2.2.4 PARAMETRISIERTE
(-NORMEN UND F-KONORMEN 911 15.2.2.5 KOMPENSATORISCHE UND MITTELNDE
OPERATOREN 912 15.3 UNSCHARFE RELATIONEN 915 15.3.1 EINSTELLIGE
RELATIONEN _. 915 15.3.2 SCHARFE RELATIONEN MIT SCHARFEN MENGEN ,. 916
15.3.3 UNSCHARFE RELATIONEN MIT SCHARFEN MENGEN 917 15.3.4 UNSCHARFE
RELATIONEN MIT UNSCHARFEN MENGEN 918 15.3.5 VERKNUEPFUNG VON UNSCHARFEN
RELATIONEN 920 15.3.6 VERKETTUNG (KOMPOSITION) VON UNSCHARFEN RELATIONEN
922 15.3.7 UNSCHARFES SCHLIESSEN (FUZZY-INFERENZ) 926 15.4
FUZZY-REGELUNGEN UND -STEUERUNGEN (FUZZY-CONTROL) 930 15.4.1
ANWENDUNGSGEBIETE VON FUZZY-REGLERN 930 15.4.2 ARTEN VON FUZZY-REGLERN
931 15.4.3 STRUKTUR UND KOMPONENTEN VON RELATIONALEN FUZZY-REGLERN 931
15.4.3.1 PRINZIPIELLER AUFBAU 931 15.4.3.2 FUZZIFIZIERUNG 932 15.4.4
INFERENZKOMPONENTEN VON FUZZY-REGLERN 935 15.4.4.1 REGELBASIS 935
15.4.4.2 TEILSCHRITTE DES INFERENZVERFAHRENS 938 15.4.4.3 AUSWERTUNG DER
REGELPRAEMISSEN 938 15.4.4.4 REGELAKTIVIERUNG UND AGGREGATION 941 15.4.5
DEFUZZIFIZIERUNG 947 15.4.5.1 DEFUZZIFIZIERUNGSVERFAHREN : . . 947
15.4.5.2 DEFUZZIFIZIERUNG MIT DER MAXIMALEN HOEHE DER
ZUGEHOERIGKEITSFUNKTION . 947 15.4.5.3 DEFUZZIFIZIERUNG MIT
SCHWERPUNKTVERFAHREN 949 15.4.5.4 ALLGEMEINES SCHWERPUNKTVERFAHREN 949
15.4.5.5 SCHWERPUNKTSUMMEN-VERFAHREN FUER DIE INFERENZ MIT DER SUM-MIN,
SUM-PROD-METHODE 952 15.4.5.6 SCHWERPUNKTVERFAHREN FUER VEREINFACHTE
ZUGEHOERIGKEITSFUNKTIONEN (RECHTECKFUNKTIONEN) 957 15.4.5.7
SCHWERPUNKTVERFAHREN FUER VEREINFACHTE ZUGEHOERIGKEITSFUNKTIONEN
(SINGLETONS) 960 15.4.5.8 SCHWERPUNKTVERFAHREN FUER ERWEITERTE
ZUGEHOERIGKEITSFUNKTIONEN 962 15.4.6 STRUKTUR UND KOMPONENTEN VON
FUNKTIONALEN FUZZY-REGLERN 963 15.4.6.1 UNTERSCHIEDE VON RELATIONALEN
UND FUNKTIONALEN FUZZY-REGLERN 963 15.4.6.2 PRINZIPIELLER AUFBAU VON
FUNKTIONALEN FUZZY-REGLERN 965 15.5 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON
FUZZY-REGLERN 967 15.5.1 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN VON FUZZY-REGLERN 967
15.5.2 KENNLINIEN VON FUZZY-REGLERN 968 15.5.2.1 EINFLUSS DER
DEFUZZIFIZIERUNG 968 15.5.2.2 EINSTELLUNG VON LINEAREN
UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 970 15.5.2.3 EINSTELLUNG VON NICHTLINEAREN
UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 973 16 INHALTSVERZEICHNIS 15.5.3 FUZZY-PID-REGLER
977 15.5.3.1 PID-AEHNLICHE FUZZY-REGLER 977 15.5.3.2 FUZZY-P-REGLER '.
978 15.5.3.3 FUZZY-PD-REGLER 982 15.5.3.4 FUZZY-PI-REGLER
(STELLUNGSALGORITHMUS) 987 15.5.3.5 FUZZY-PI-REGLER
(GESCHWINDIGKEITSALGORITHMUS) 990 15.5.3.6 FUZZY-PID-REGLER 991 15.5.4
STRUKTUREN VON FUZZY-REGELKREISEN 993 15.5.4.1 EINSATZ VON
FUZZY-KOMPONENTEN 993 15.5.4.2 FUZZY-REGLER ALS ERSATZ FUER
KONVENTIONELLE REGLER .* 993 15.5.4.3 ERWEITERUNG VON KONVENTIONELLEN
REGELKREISSTRUKTUREN MIT FUZZY-KOMPONENTEN (FUZZY-HYBRID-STRUKTUREN) 994
16 BERECHNUNG VON REGELUNGSSYSTEMEN MIT MATLAB 997 16.1 ALLGEMEINES 997
16.2 EINFUEHRUNG IN MATLAB 998 16.2.1 EINFACHE BERECHNUNGEN MIT MATLAB
998 16.2.2 VEKTOREN, MATRIZEN UND POLYNOME - EINGABE UND
GRUNDOPERATIONEN 1001 16.2.2.1 VEKTOREN 1001 16.2.2.2 MATRIZEN 1003
16.2.2.3 POLYNOME 1005 16.2.2.4 ELEMENTWEISE MULTIPLIKATION UND DIVISION
VON VEKTOREN UND MATRIZEN . 1006 16.2.3 M-FILES 1006 16.2.3.1
SCRIPT-FILES UND FUNCTION-FILES 1006 16.2.3.2 SCRIPT-FILES 1007 16.2.3.3
FUNCTION-FILES 1007 16.2.4 KONTROLLSTRUKTUREN 1008 16.2.4.1 ARTEN VON
KONTROLLSTRUKTUREN 1008 16.2.4.2 FOR-SCHLEIFE 1008 16.2.4.3
WHILE-SCHLEIFE 1009 16.2.4.4 IF-ELSEIF-ELSE-STRUKTUR 1009 16.2.4.5
SWITCH-CASE-OTHERWISE-STRUKTUR 1011 16.2.4.6 VERKUERZUNG DER RECHENZEIT
1011 16.2.5 NUETZLICHE ANWEISUNGEN: ECHO, KEYBOARD, PAUSE, TYPE, WHAT
1012 16.2.6 GRAPHISCHE DARSTELLUNGEN 1012 16.2.6.1 ZWEIDIMENSIONALE
GRAPHIKEN 1012 16.2.6.2 DREIDIMENSIONALE GRAPHIKEN 1017 16.2.7 TABELLEN
WICHTIGER STANDARDFUNKTIONEN FUER MATLAB 1023 16.3 OBJEKTORIENTIERTE
PROGRAMMIERUNG 1027 16.3.1 LTI-OBJEKTE FUER LINEARE ZEITINVARIANTE
SYSTEME 1027 16.3.2 DATEN UND METHODEN FUER LTI-OBJEKTE 1028 16.3.3
TABELLE FUER FUNKTIONEN DER CONTROL SYSTEM TOOLBOX ZUR ERZEUGUNG UND
KONVERSION ~ VON LTI-MODELLEN 1033 . 16.4 UMFORMUNG VON SIGNALFLUSSPLAENEN
1033 16.4.1 ALLGEMEINES 1033 16.4.2 KETTENSTRUKTUR 1034 16.4.3
PARALLELSTRUKTUR 1034 INHALTS VERZEICHNIS 17 16.4.4 KREISSTRUKTUREN 1035
16.4.4.1 STRUKTUR MIT INDIREKTER GEGENKOPPLUNG 1035 16.4.4.2 STRUKTUR
MIT DIREKTER GEGENKOPPLUNG 1036 16.4.5 ERMITTLUNG VON FUEHRUNGS- UND
STOERUNGSUEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER SIGNALFLUSSPLAENE 1036 16.4.6 UMFORMUNG
VERMASCHTER SIGNALFLUSSPLAENE 1038 16.4.7 TABELLE FUER FUNKTIONEN DER
CONTROL SYSTEM TOOLBOX ZUR UMFORMUNG VON SIGNALFLUSSPLAENEN 1039 16.5
BERECHNUNG VON REGELUNGEN IM ZEITBEREICH 1040 16.5.1 ALLGEMEINES 1040
16.5.2 IMPULSANTWORT ,, 1040 16.5.3 SPRUNGANTWORT », 1041 16.5.4
ANSTIEGSANTWORT 1043 16.5.5 SINUSANTWORT 1044 16.5.6 TABELLE FUER
FUNKTIONEN DER CONTROL SYSTEM TOOLBOX ZUR BERECHNUNG VON REGELUNGEN IM
ZEITBEREICH 1046 16.6 BERECHNUNG VON REGELUNGEN IM FREQUENZBEREICH 1046
16.6.1 EIGENSCHAFTEN VON UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 1046 16.6.1.1
UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND POL-NULLSTELLENPLAN 1046 16.6.1.2
PARTIALBRUCHZERLEGUNG 1049 16.6.1.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND
WURZELORTSKURVE 1051 16.6.2 FREQUENZGANG UND ORTSKURVE 1054 16.6.2.1
ORTSKURVE FUER EIN PT R UND EIN PT 2 -ELEMENT 1054 16.6.2.2 ORTSKURVE
EINES OFFENEN REGELKREISES 1056 16.6.3 FREQUENZGANG UND BODE-DIAGRAMM
1057 16.6.3.1 BODE-DIAGRAMM EINES PIDT R REGLERS 1057 16.6.3.2
AMPLITUDEN- UND PHASENRESERVE EINES REGELKREISES 1058 16.6.3.3
BODE-DIAGRAMMFUER EIN PT2-ELEMENT BEI VERSCHIEDENEN DAEMPFUNGEN . 1061
16.6.4 TABELLE FUER FUNKTIONEN DER CONTROL SYSTEM TOOLBOX ZUR BERECHNUNG
VON REGELUNGEN IM FREQUENZBEREICH 1063 16.7 BERECHNUNG VON DIGITALEN
REGELUNGSSYSTEMEN MIT MATLAB 1064 16.7.1 ALLGEMEINES 1064 16.7.2
BESTIMMUNG DER Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTION FUER VERSCHIEDENE
DISKRETISIERUNGSVERFAHREN 1065 16.7.3 WAHL DER ABTASTZEIT FUER EIN
UEBERTRAGUNGSSYSTEM 1066 16.7.4 UNTERSUCHUNG DES ZEITVERHALTENS VON
DIGITALEN REGELUNGEN 1068 16.7.4.1 WAHL DER ABTASTZEIT 1068 16.7.4.2
ERMITTLUNG DER Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTION 1069 16.7.4.3 IMPULSANTWORTFOLGE
1071 16.7.4.4 SPRUNGANTWORTFOLGE 1072 16.7.4.5 ANSTIEGSANTWORTFOLGE 1074
16.7.5 REGLERAUSLEGUNG BEI NICHTERFUELLUNG DES ABTASTZEITKRITERIUMS 1075
16.7.6 DEAD-BEAT-REGELUNG FUER SPRUNGFOERMIGE FUEHRUNGSGROESSEN 1077 16.7.7
Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND POL-NULLSTELLENPLAN 1079 16.7.7.1 DAEMPFUNG
UND KENNKREISFREQUENZ VON KONJUGIERT KOMPLEXEN NULLSTELLEN 1079 16.7.7.2
POL-NULLSTELLENPLAN FUER Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 1080 16.7.7.3
Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND WURZELORTSKURVE 1081 16.7.8 TABELLE FUER
FUNKTIONEN DER CONTROL SYSTEM TOOLBOX ZUR BERECHNUNG VON DIGITALEN
REGELUNGSSYSTEMEN 1083 18 INHALTSVERZEICHNIS 16.8 BERECHNUNG VON
ZUSTANDSREGELUNGEN MIT MATLAB 1084 16.8.1 ALLGEMEINES 1084 16.8.2
SIGNALFLUSSSTRUKTUREN MIT ZUSTANDSMODELLEN 1085 16.8.3 LOESUNG DER
ZUSTANDSGIEICHUNG 1087 16.8.3.1 LOESUNG DER HOMOGENEN ZUSTANDSGIEICHUNG
1087 16.8.3.2 LOESUNG DER INHOMOGENEN ZUSTANDSGIEICHUNG 1088 16.8.4
MODELLKONVERSION: UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND ZUSTANDSDARSTELLUNG 1090
16.8.5 STEUERBARKEIT UND BEOBACHTBARKEIT 1092 16.8.5.1 UNTERSUCHUNG
EINES REGELUNGSSYSTEMS AUF STEUERBARKEIT 1092 16.8.5.2 UNTERSUCHUNG
EINES REGELUNGSSYSTEMS AUF BEOBACHTBARKEIT 1093 16.8.6
AEHNLICHKEITSTRANSFORMATIONEN '. , 1094 16.8.6.1 TRANSFORMATION AUF
REGELUNGSNORMALFORM 1094 16.8.6.2 TRANSFORMATION AUF
BEOBACHTUNGSNORMALFORM 1096 16.8.7 ZUSTANDSREGELUNGEN 1097 16.8.7.1
ZUSTANDSREGELUNG EINER PT 2 -REGELSTRECKE 1097 16.8.7.2 ZUSTANDSREGELUNG
MIT ZUSTANDSBEOBACHTER 1099 16.8.8 TABELLE FUER FUNKTIONEN DER CONTROL
SYSTEM TOOLBOX ZUR BERECHNUNG VON ZUSTANDSREGELUNGEN 1103 16.9
GRAPHISCHES USER INTERFACE LTIVIEW 1104 17 BERECHNUNG VON
REGELUNGSSYSTEMEN MIT SIMULINK 1111 17.1 ALLGEMEINES 1111 17.2
EINFUEHRUNG IN SIMULINK 1111 17.2.1 MODELLBILDUNG UND SIMULATION EINER
DREHZAHLREGELUNG 1111 17.2.1.1 START VON SIMULINK 1111 17.2.1.2 KOPIEREN
DER BLOECKE IN DAS SIMULINK-ARBEITSFENSTER 1112 17.2.1.3 MODIFIZIEREN DER
BLOECKE 1113 17.2.1.4 EINFUEGEN VON WIRKUNGSLINIEN UND TEXT 1114 17.2.1.5
AUFZEICHNEN DER SPRUNGANTWORT 1115 17.2.2 ERSTELLUNG VON
SIGNALFLUSSPLAENEN MIT SIMULINK 1116 17.2.2.1 ALLGEMEINES 1116 17.2.2.2
EDITIEREN VON BLOECKEN 1116 17.2.2.3 WIRKUNGSLINIEN EDITIEREN 1118
17.2.2.4 KOMMENTAR EINFUEGEN 1121 17.3 SIMULATION ZEITKONTINUIERLICHER
REGELUNGEN 1122. 17.3.1 ALLGEMEINES 1122 17.3.2 WICHTIGE
UEBERTRAGUNGSBLOECKE DER CONTINUOUS BLOCK LIBRARY 1122 17.3.2.1
SPRUNGANTWORT MIT STEP-, INTEGRATOR-, MUX- UND SCOPE-BLOCK . 1122
17.3.2.2 ANSTIEGSANTWORT MIT RAMP-, DERIVATIVE- UND SCOPE-BLOCK 1124
17.3.2.3 IMPULSANTWORT MIT STEP-, SUM-, TRANSFER FCN-, MUX-UND
SCOPE-BLOCK 1126 17.3.2.4 SINUSANTWORT MIT SINE WAVE-, TRANSPORT DELAY-,
ZERO-POLE-, MUX- UND SCOPE-BLOCK 1127 17.3.2.5 REGELKREIS MIT GAIN-,
STATE-SPACE-UND FLOATING SCOPE-BLOCK. 1127 17.3.3 _
GESCHWINDIGKEITSREGELUNG MIT TRAPEZFOERMIGEM FUEHRUNGSGROESSENPROFIL 1129
17.3.4 ERMITTLUNG EINES ZUSTANDSMODELLS MIT DER FUNKTION LINMOD 1131
17.3.5 STRECKENSTEUERUNG FUER EINE LINEARACHSE 1132 17.3.6
STRECKENSTEUERUNG FUER EINE LINEARACHSE MIT FUEHRUNGSGROESSENVORSTEUERUNG
1134 17.3.7 BAHNSTEUERUNG MIT ZWEI VORSCHUBANTRIEBEN 1136 INHALTS
VERZEICHNIS 19 17.3.8 BAHNSTEUERUNG MIT ZWEI VORSCHUBANTRIEBEN UND
FUEHRUNGSGROESSENVORSTEUERUNG . 1139 17.4 SIMULATION UND PROGRAMMIERUNG
MIT SIMULINK 1141 17.4.1 ABLAUF EINER SIMULATION 1141 17.4.2
ALGEBRAISCHE SCHLEIFEN 1142 17.4.3 NUMERISCHE LOESUNGSVERFAHREN UND
SIMULATIONS-PARAMETER FUER SIMULINK-MODELLE . . 1145 17.4.3.1 NUMERISCHE
LOESUNGSVERFAHREN 1145 17.4.3.2 SIMULATIONS-PARAMETER 1146 17.4.3.3
SIMULATION EINER LAGEREGELUNG MIT ZERSPANUNGSPROZESS (STEIFES SYSTEM) .
1147 17.4.4 START DER SIMULATION VON DER MATLAB-UMGEBUNG 1152 17.4.4.1
ALLGEMEINES * 1152 17.4.4.2 SIMULATION EINES GLEICHSTROMMOTORS MIT
GETRIEBE , 1152 17.4.4.3 SETZEN UND ABFRAGEN DER SIMULATIONSPARAMETER
MIT SIMSET UND SIMGET 1155 17.4.5 SIMULINK-SUBSYSTEME (UNTERSYSTEME,
HIERARCHISCHE MODELLE) 1156 17.4.5.1 ALLGEMEINES 1156 17.4.5.2
STRUKTURIERUNG VON SIMULINK-MODELLEN DURCH UNTERSYSTEME 1157 17.4.5.3
STRUKTURIERUNG VON SIMULINK-MODELLEN MIT SUBSYSTEM-BLOECKEN 1159 17.5
SIMULATION DIGITALER REGELUNGEN 1161 17.5.1 ALLGEMEINES 1161 17.5.2
WICHTIGE UEBERTRAGUNGSBLOECKE DER DISCRETE BLOCK LIBRARY 1162 17.5.2.1
SPRUNGANTWORTFOLGE EINER ZEITDISKRETEN PTI-REGELSTRECKE MIT UNIT
DELAY-BLOCK 1162 17.5.2.2 SPRUNGANTWORTFOLGE MIT DISCRETE-TIME
INTEGRATOR-BLOCK 1163 17.5.2.3 SPRUNGVERHALTEN EINER I 2 -REGELSTRECKE
MIT HALTEGLIED 1164 17.5.2.4 EINSCHLEIFIGER DIGITALER REGELKREIS MIT
ZERO-ORDER HOLD-BLOCK 1166 17.5.3 DIGITALE KASKADENREGELUNG MIT
UNTERSCHIEDLICHEN ABTASTZEITEN 1167 17.5.4 DIGITALE ZUSTANDSREGELUNGEN
1170 17.5.4.1 DISKRETISIERUNG EINER ZUSTANDSREGELUNG 1170 17.5.4.2
ZUSTANDS-DREHZAHLREGELUNG MIT ZEITDISKRETEM STRECKENMODELL 1173 17.5.4.3
ZUSTANDS-DREHZAHLREGELUNG MIT ZUSTANDSBEOBACHTER 1175 17.5.5
LOESUNGSVERFAHREN FUER DIGITALE REGELUNGEN 1175 17.6 SIMULATION
NICHTLINEARER UND ZEITVARIANTER SYSTEME 1176 17.6.1 ALLGEMEINES 1176
17.6.2 WICHTIGE UEBERTRAGUNGSBLOECKE DER DISCONTINUITIES BLOCK LIBRARY
. 1177 17.6.2.1 SINUSANTWORT MIT SINE WAVE-, DEAD ZONE-UND XY
GRAPH-BLOCK. 1177 17.6.2.2 SINUSANTWORT MIT SINE WAVE- UND
SATURATION-BLOCK 1177 17.6.2.3 SINUSANTWORT MIT SINE WAVE- UND
BACKLASH-BLOCK 1178 17.6.2.4 SINUSANTWORT MIT SINE WAVE- UND RELAY-BLOCK
1178 17.6.3 LINEARISIERUNG DES NICHTLINEAREN MODELLS EINES
GLEICHSTROMMOTORS MIT LINMOD. . . 1179 17.6.4 KRAFTREGELUNG AN
ARBEITSMASCHINEN 1181 17.6.5 NICHTLINEARE LAGEREGELUNG 1184 17.6.6
SIMULATION VON ZEITVARIANTEN SYSTEMEN 1187 17.7 SIMULINK-BIBLIOTHEKEN
1190 17.7.1 SIMULINK LIBRARY, STANDARDBIBLIOTHEKEN VON SIMULINK 1190
17.7.2 CONTINUOUS BLOCK LIBRARY, MODELLBLOECKE FUER KONTINUIERLICHE
SYSTEME . 1192 17.7.3 DISCONTINUITIES BLOCK LIBRARY, MODELLBLOECKE FUER
DISKONTINUIERLICH ARBEITENDE SYSTEME 1194 17.7.4 DISCRETE BLOCK LIBRARY,
MODELLBLOECKE FUER ZEITDISKRETE SYSTEME 1196 17.7.5 LOOK-UP TABLES BLOCK
LIBRARY, INDEX-TABELLEN 1198 INHALTSVERZEICHNIS 17.7.6 MATH OPERATIONS
BLOCK LIBRARY, MATHEMATISCHE FUNKTIONSBIBLIOTHEK . 1200 17.7.7 MODEL
VERIFICATION BLOCK LIBRARY, MODELLUEBERPRUEFUNG 1207 17.7.8 MODEL-WIDE
UTILITIES BLOCK LIBRARY, HILFSBLOECKE 1210 17.7.9 PORTS & SUBSYSTEMS
BLOCK LIBRARY, EIN-UND AUSGAENGE (PORTS) UND MODELLBLOECKE FUER SUBSYSTEME
1211 17.7.10 SIGNAL ATTRIBUTES, MODELLBLOECKE FUER DIE MODIFIKATION UND
ANZEIGE VON SIGNALEIGENSCHAFTEN 1215 17.7.11 SIGNAL ROUTING BLOCK
LIBRARY, MODELLBLOECKE FUER DIE SIGNALVERBINDUNG ZWISCHEN SYSTEMMODELLEN
UND BLOECKEN 1217 17.7.12 SINKS BLOCK LIBRARY, DATENSENKEN, BLOECKE FUER
DIE ANZEIGE UND AUSGABE VON DATEN UND SIGNALEN ". 1222 17.7.13 SOURCES
BLOCK LIBRARY, DATENQUELLEN, BLOECKE FUER DIE EINGABE VON DATEN UND
SIGNALEN 1224 17.7.14 USER-DEFINED FUNCTIONS BLOCK LIBRARY,
ANWENDERDEFINIERTE FUNKTIONSBLOECKE 1227 18 NUMERISCHE VERFAHREN FUER DIE
REGELUNGSTECHNIK 1229 18.1 EINLEITUNG 1229 18.2 ERMITTLUNG DER
NULLSTELLEN DER CHARAKTERISTISCHEN GLEICHUNG 1229 18.2.1 LOESUNG VON
ALGEBRAISCHEN GLEICHUNGEN 1229 18.2.2 NEWTON-VERFAHREN 1230 18.2.3
BAIRSTOW-VERFAHREN 1231 18.2.4 PASCAL-PROGRAMM ZUR BERECHNUNG VON
REELLEN UND KOMPLEXEN NULLSTELLEN VON POLYNOMEN 1232 18.2.4.1 EINLEITUNG
1232 18.2.4.2 PROGRAMMBESCHREIBUNG UND PROGRAMM 1232 18.2.4.3
ANWENDUNGSBEISPIEL 1235 18.3 NUMERISCHE VERFAHREN ZUR LOESUNG VON
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 1235 18.3.1 EINLEITUNG 1235 18.3.2 GRUNDLAGEN
DES RUNGE-KUTTA-VERFAHRENS 1236 18.3.3 UMFORMUNG VON
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN HOEHERER ORDNUNG IN SYSTEME VON
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN I. ORDNUNG 1238 18.3.4 PROGRAMM ZUR ERMITTLUNG
DES DYNAMISCHEN VERHALTENS VON LINEAREN REGELUNGSSYSTEMEN OHNE TOTZEIT
1241 18.3.5 ANWENDUNGSBEISPIEL 1243 19 FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN
1245 19.1 ALLGEMEINES 1245 19.2 FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN DER
KLASSISCHEN REGELUNGSTECHNIK 1245 19.3 FORMELZEICHEN FUER
ZUSTANDSREGELUNGEN 1254 19.4 FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN FUER
ANWENDUNGEN DER FUZZY-LOGIK 1255 20 FACHBUECHER UND NORMEN ZUR
REGELUNGSTECHNIK, REGELUNGSTECHNISCHE BEGRIFFE 1259 20.1
DEUTSCHSPRACHIGE FACHLITERATUR 1259 20.2 FREMDSPRACHIGE FACHLITERATUR
1263 20.3 REGELUNGSTECHNISCHE BEGRIFFE: DEUTSCH-ENGLISCH 1266 20.4
REGELUNGSTECHNISCHE BEGRIFFE: ENGLISCH-DEUTSCH 1277 20.5 BEGRIFFE DER
FUZZY-LOGIK, FUZZY-REGELUNG: DEUTSCH-ENGLISCH 1289 20.6 BEGRIFFE DER
FUZZY-LOGIK, FUZZY-REGELUNG: ENGLISCH-DEUTSCH 1294 SACHWORTVERZEICHNIS
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