Verfügbarkeit: Regelungstechnik

Regelungstechnik: 1 Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen : mit ... 67 Beispielen, 166 Übungsaufgaben sowie einer Einführung in das Programmsystem MATLAB

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Lunze, Jan 1952- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer 2007
Ausgabe:	6., neu bearb. Aufl.
Schriftenreihe:	Springer-Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXV, 679 S. graph. Darst.
ISBN:	3540707905 9783540707905

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adam_text	JAN LUNZE REGELUNGSTECHNIKI SYSTEMTHEORETISCHE GRUNDLAGEN, ANALYSE UND ENTWURF EINSCHLEIFIGER REGELUNGEN 6., NEU BEARBEITETE AUFLAGE MIT 390 ABBILDUNGEN, 67 BEISPIELEN, 166 UEBUNGSAUFGABEN SOWIE EINER EINFUEHRUNG IN DAS PROGRAMMSYSTEM MATLAB FYJ SPRINGER INHALTSVERZEICHNIS VERZEICHNIS DER ANWENDUNGSBEISPIELE XV INHALTSUEBERSICHT DES ZWEITEN BANDES XXI HINWEISE ZUM GEBRAUCH DES BUCHES XXIII TEIL 1: EINFUEHRUNG 1 ZIELSTELLUNG UND THEORETISCHE GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECHNIK 1 1.1 AUFGABEN DER REGELUNGSTECHNIK 1 1.2 PRINZIPIELLE FUNKTIONSWEISE VON REGELUNGEN 5 1.3 LOESUNGSWEG FUER REGELUNGSAUFGABEN 13 1.4 UEBERSICHT UEBER DIE THEORETISCHEN GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECHNIK. 15 2 BEISPIELE FUER TECHNISCHE UND NICHTTECHNISCHE REGELUNGSAUFGABEN 19 2.1 GEBAEUDEAUTOMATISIERUNG 19 2.2 PROZESSREGELUNG 21 2.3 REGELUNGSAUFGABEN IN ENERGIESYSTEMEN 24 2.4 ROBOTERSTEUERUNGEN 27 2.5 REGELUNG VON FAHRZEUGEN 29 2.6 MECHATRONIK 30 2.7 FLUGREGELUNG 30 2.8 DER MENSCH ALS REGLER * 31 2.9 BIOLOGISCHE REGELKREISE 33 2.10 GEMEINSAMKEITEN VON REGELUNGEN IN UNTERSCHIEDLICHEN ANWENDUNGSGEBIETEN 34 LITERATURHINWEISE 37 INHALTSVERZEICHNIS TEIL 2: MODELLBILDUNG UND SYSTEMANALYSE STRUKTURELLE BESCHREIBUNG DYNAMISCHER SYSTEME 39 3.1 ZIELE UND WICHTIGE SCHRITTE DER MODELLBILDUNG 39 3.2 BLOCKSCHALTBILD 41 3.3 SIGNALFLUSSGRAF 52 LITERATURHINWEISE 54 BESCHREIBUNG LINEARER SYSTEME IM ZEITBEREICH 55 4.1 MODELLBILDUNGSAUFGABE 55 4.2 BESCHREIBUNG LINEARER SYSTEME DURCH DIFFERENZIALGLEICHUNGEN 57 4.2.1 LINEARE DIFFERENZIALGLEICHUNG N-TER ORDNUNG 57 4.2.2 AUFSTELLUNG DER DIFFERENZIALGLEICHUNG 58 4.2.3 LINEARITAET DYNAMISCHER SYSTEME 65 4.2.4 KAUSALITAET 67 4.2.5 ZEITINVARIANZ 70 4.3 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG LINEARER SYSTEME 70 4.4 AUFSTELLUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS 81 4.4.1 ABLEITUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS AUS DER DIFFERENZIALGLEICHUNG 81 4.4.2 AUFSTELLUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS AUS DEN PHYSIKALISCHEN GRUNDBEZIEHUNGEN 88 4.4.3 ZUSTANDSRAUMMODELL GEKOPPELTER SYSTEME 93 4.4.4 GUELTIGKEITSBEREICH DER MODELLE UND NORMIERUNG 98 4.5 ERWEITERUNGEN 104 4.5.1 LINEARISIERUNG NICHTLINEARER SYSTEME 104 4.5.2 TOTZEITSYSTEME 112 4.5.3 ZEITVARIABLE SYSTEME 112 4.6 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE BESCHREIBUNG DYNAMISCHER SYSTEME . 113 LITERATURHINWEISE 114 VERHALTEN LINEARER SYSTEME 117 5.1 VORHERSAGE DES SYSTEMVERHALTENS 117 5.2 LOESUNG DER ZUSTANDSGIEICHUNG 118 5.2.1 LOESUNG EINER LINEAREN DIFFERENZIALGLEICHUNG ERSTER ORDNUNG 118 5.2.2 LOESUNG EINES DIFFERENZIALGLEICHUNGSSYSTEMS ERSTER ORDNUNG 123 5.2.3 VERHALTEN LINEARER SYSTEME 126 5.3 NORMALFORMEN DES ZUSTANDSRAUMMODELLS 131 5.3.1 TRANSFORMATION DER ZUSTANDSGIEICHUNG 132 5.3.2 KANONISCHE NORMALFORM 133 5.3.3 ERWEITERUNG DER KANONISCHEN NORMALFORM FUER NICHTDIAGONALAEHNLICHE SYSTEMMATRIZEN 141 5.3.4 BEWEGUNGSGLEICHUNG IN KANONISCHER DARSTELLUNG .144 5.3.5 WEITERE NORMALFORMEN DES ZUSTANDSRAUMMODELLS 149 5.4 EIGENSCHAFTEN UND BERECHNUNGSMETHODEN FUER DIE UEBERGANGSMATRIX. 153 INHALTSVERZEICHNIS XI 5.5 KENNFUNKTIONEN DES DYNAMISCHEN UEBERTRAGUNGSVERHALTENS 156 5.5.1 UEBERGANGSFUNKTION 156 5.5.2 GEWICHTSFUNKTION 158 5.6 UEBERGANGSVERHALTEN UND STATIONAERES VERHALTEN 166 5.7 EIGENSCHAFTEN WICHTIGER UEBERTRAGUNGSGLIEDER IM ZEITBEREICH 173 5.7.1 PROPORTIONALGLIEDER 173 5.7.2 INTEGRIERGLIEDER 179 5.7.3 DIFFERENZIERGLIEDER 181 5.7.4 TOTZEITGLIEDER 183 5.8 MODELLVEREINFACHUNG UND KENNWERTERMITTLUNG 186 5.8.1 MODELLVEREINFACHUNG 187 5.8.2 APPROXIMATION DYNAMISCHER SYSTEME DURCH PTI-GLIEDER. 191 5.8.3 KENNWERTERMITTLUNG FUER PT 2 -GLIEDER 195 5.8.4 KENNWERTERMITTLUNG FUER PTIT T -GLIEDER 197 5.9 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE ANALYSE DES ZEITVERHALTENS 198 LITERATURHINWEISE 204 BESCHREIBUNG UND ANALYSE LINEARER SYSTEME IM FREQUENZBEREICH . . 207 6.1 ZIELSTELLUNG 207 6.2 FOURIERTRANSFORMATION 209 6.2.1 ZERLEGUNG PERIODISCHER SIGNALE 209 6.2.2 ZERLEGUNG NICHTPERIODISCHER SIGNALE 215 6.3 FREQUENZGANG 218 6.3.1 VERHALTEN LINEARER SYSTEME BEI SINUSFOERMIGEN EINGANGSSIGNALEN 218 6.3.2 BERECHNUNG DES FREQUENZGANGES 223 6.3.3 EIGENSCHAFTEN UND GRAFISCHE DARSTELLUNG 224 6.4 LAPLACETRANSFORMATION 228 6.4.1 DEFINITION 228 6.4.2 WICHTIGE EIGENSCHAFTEN 234 6.5 UEBERTRAGUNGSFUNKTION 237 6.5.1 DEFINITION 237 6.5.2 BERECHNUNG 242 6.5.3 EIGENSCHAFTEN UND GRAFISCHE DARSTELLUNG 246 6.5.4 POLE UND NULLSTELLEN 249 6.5.5 BERECHNUNG DES SYSTEMVERHALTENS 259 6.5.6 UEBERTRAGUNGSFUNKTION GEKOPPELTER SYSTEME 266 6.6 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEN KENNFUNKTIONEN 271 6.7 EIGENSCHAFTEN WICHTIGER UEBERTRAGUNGSGLIEDER IM FREQUENZBEREICH. 273 6.7.1 PROPORTIONALGLIEDER 273 6.7.2 INTEGRIERGLIEDER 289 6.7.3 DIFFERENZIERGLIEDER 290 6.7.4 UEBERTRAGUNGSGLIEDER MIT NULLSTELLEN 291 6.7.5 UEBERTRAGUNGSGLIEDER MIT GEBROCHEN RATIONALER UEBERTRAGUNGSFUNKTION 293 XII INHALTSVERZEICHNIS 6.7.6 ALLPASSGLIEDER UND NICHTMINIMALPHASIGE SYSTEME 300 6.8 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE SYSTEMANALYSE IM FREQUENZBEREICH . 311 LITERATURHINWEISE 316 7 DER REGELKREIS 317 7.1 REGELUNGSAUFGABE 317 7.2 MODELL DES STANDARDREGELKREISES 323 7.2.1 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 323 7.2.2 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 327 7.3 STATIONAERES VERHALTEN DES REGELKREISES 329 7.3.1 STOER- UND FUEHRUNGSSIGNALE 329 7.3.2 STATIONAERES VERHALTEN BEI IMPULSFOERMIGER ERREGUNG 332 7.3.3 STATIONAERES VERHALTEN BEI SPRUNGFOERMIGER ERREGUNG 333 7.3.4 SOLLWERTFOLGE BEI VERWENDUNG EINES VORFILTERS 336 7.3.5 INNERES-MODELL-PRINZIP 338 7.4 UEBERGANGSVERHALTEN DES REGELKREISES 342 7.4.1 PERFEKTE REGELUNG 342 7.4.2 BESCHRAENKUNGEN FUER DIE ERREICHBARE REGELGUETE BEI EINER FESTWERTREGELUNG 343 7.4.3 PLANUNG DER SOLLTRAJEKTORIE FUER EINE FOLGEREGELUNG 346 7.4.4 GLEICHGEWICHTSTHEOREM 355 7.4.5 EMPFINDLICHKEIT UND ROBUSTHEIT VON REGELKREISEN 361 7.4.6 KONSEQUENZEN FUER DEN REGLERENTWURF 366 7.5 REGLERTYPEN UND RICHTLINIEN FUER DIE WAHL DER REGLERSTRUKTUR 367 LITERATURHINWEISE 374 8 STABILITAET RUECKGEKOPPELTER SYSTEME 375 8.1 ZUSTANDSSTABILITAET 375 8.1.1 DEFINITION DER ZUSTANDSSTABILITAET 376 8.1.2 KRITERIEN FUER DIE ZUSTANDSSTABILITAET 378 8.2 EINGANGS-AUSGANGS-STABILITAET 381 8.2.1 DEFINITION DER E/A-STABILITAET 381 8.2.2 KRITERIEN FUER DIE E/A-STABILITAET 382 8.2.3 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN ZUSTANDSSTABILITAET UND E/A-STABILITAET 384 8.3 STABILITAETSPRUEFUNG ANHAND DES CHARAKTERISTISCHEN POLYNOMS 385 8.3.1 VOERGEHENSWEISE 385 8.3.2 HURWITZKRITERIUM 386 8.3.3 ROUTHKRITERIUM 388 8.4 STABILITAETSPRUEFUNG VON REGELKREISEN ANHAND DER POLE DES GESCHLOSSENEN KREISES 392 8.4.1 E/A-STABILITAET VON REGELKREISEN 392 8.4.2 INNERE STABILITAET VON REGELKREISEN 395 8.5 STABILITAETSPRUEFUNG,VON REGELKREISEN ANHAND DES FREQUENZGANGES DER OFFENEN KETTE 397 8.5.1 HERLEITUNG DER STABILITAETSBEDINGUNG 397 INHALTSVERZEICHNIS XIII 8.5.2 NYQUISTKRITERIUM 402 8.5.3 BEISPIELE 404 8.5.4 ERWEITERUNGEN 408 8.5.5 PHASENRANDKRITERIUM 413 8.6 ROBUSTE STABILITAET 417 8.6.1 ZIELSETZUNG 417 8.6.2 BESCHREIBUNG DER MODELLUNSICHERHEITEN 417 8.6.3 NACHWEIS DER ROBUSTEN STABILITAET 420 8.7 STABILITAETSANALYSE MIT MATLAB 426 LITERATURHINWEISE 428 TEIL 3: ENTWURF EINSCHLEIFIGER REGELKREISE 9 ENTWURF EINSCHLEIFIGER REGELKREISE 429 9.1 ALLGEMEINES VORGEHEN BEIM REGLERENTWURF 429 9.2 UEBERSICHT UEBER DIE ENTWURFSVERFAHREN 431 9.3 RECHNERGESTUETZTER ENTWURF 433 9.4 EINSTELKEGELN FUER PID-REGLER 434 LITERATURHINWEISE 438 10 REGLERENTWURF ANHAND DES PN-BILDES DES GESCHLOSSENEN KREISES 441 10.1 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEM PN-BILD UND DEN GUETEFORDERUNGEN 441 10.1.1 REGELKREISE MIT DOMINIERENDEM POLPAAR 441 10.1.2 REGELKREISE MIT EINEM DOMINIERENDEN POL 449 10.2 WURZELORTSKURVE 449 10.2.1 DEFINITION 449 10.2.2 EIGENSCHAFTEN UND KONSTRUKTIONSVORSCHRIFTEN 451 10.3 REGLERENTWURF UNTER VERWENDUNG DER WURZELORTSKURVE 461 10.3.1 ENTWURFSVERFAHREN 461 10.3.2 REGELUNG MIT HOHER KREISVERSTAERKUNG 466 10.3.3 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG DES REGLERENTWURFS ANHAND DES PN-BILDES 468 10.4 MATLAB-FUNKTIONEN ZUM REGLERENTWURF ANHAND DES PN-BILDES . 472 LITERATURHINWEISE 476 11 REGLERENTWURF ANHAND DER FREQUENZKENNLINIE DER OFFENEN KETTE 477 11.1 FREQUENZKENNLINIE UND REGELGUETE 477 11.1.1 NAEHERUNG DES REGELKREISES DURCH EIN PT 2 -GLIED 477 11.1.2 STATISCHES VERHALTEN DES REGELKREISES 478 11.1.3 FUEHRUNGSVERHALTEN DES REGELKREISES 479 11.1.4 STOERVERHALTEN DES REGELKREISES 484 11.2 REGLERENTWURF UNTER BEACHTUNG DES FUEHRUNGSVERHALTENS 490 11.2.1 ENTWURFSVERFAHREN 490 XIV INHALTSVERZEICHNIS 11.2.2 ENTWURFSDURCHFUEHRUNG 491 11.3 REGLERENTWURF UNTER BEACHTUNG DES STOERVERHALTENS 500 11.4 MATLAB-PROGRAMM ZUM FREQUENZKENNLINIENENTWURF 503 LITERATURHINWEISE 504 12 WEITERE ENTWURFSVERFAHREN 507 12.1 KOMPENSATIONSREGLER 507 12.2 MODELLBASIERTE REGELUNG (INTERNAL MODEL CONTROL) 513 12.2.1 GRUNDIDEE DES VERFAHRENS 513 12.2.2 ENTWURF VON IMC-REGLERN DURCH H 2 -OPTIMIERUNG 516 12.2.3 ENTWURF ROBUSTER IMC-REGLER 519 12.2.4 BEZIEHUNG ZWISCHEN KLASSISCHEN REGLERN UND IMC-REGLERN. 523 12.3 SMITHPRAEDIKTOR 525 LITERATURHINWEISE 532 13 ERWEITERUNGEN DER REGELUNGSSTRUKTUR 533 13.1 VERMASCHTE REGELUNGEN 533 13.1.1 STOERGROESSENAUFSCHALTUNG 534 13.1.2 REGELKREIS MIT HILFSREGELGROESSE 537 13.1.3 KASKADENREGELUNG 540 13.1.4 REGELKREIS MIT HILFSSTELLGROESSE 541 13.2 MEHRGROESSENREGELUNGEN 542 13.3 ROBUSTE, ADAPTIVE UND NICHTLINEARE REGELUNGEN 543 LITERATURVERZEICHNIS 547 ANHAENGE ANHANG 1: LOESUNG DER UEBUNGSAUFGABEN 551 ANHANG 2: KURZE EINFUEHRUNG IN MATLAB 643 ANHANG 3: AUFGABEN ZUR PRUEFUNGSVORBEREITUNG 653 ANHANG 4: PROJEKTAUFGABEN 657 ANHANG 5: VERZEICHNIS DER WICHTIGSTEN FORMELZEICHEN 665 ANHANG 6: KORRESPONDENZTABELLE DER LAPLACETRANSFORMATION 667 ANHANG 7: FACHWOERTER DEUTSCH - ENGLISCH 669 SACHWORTVERZEICHNIS 673
adam_txt	JAN LUNZE REGELUNGSTECHNIKI SYSTEMTHEORETISCHE GRUNDLAGEN, ANALYSE UND ENTWURF EINSCHLEIFIGER REGELUNGEN 6., NEU BEARBEITETE AUFLAGE MIT 390 ABBILDUNGEN, 67 BEISPIELEN, 166 UEBUNGSAUFGABEN SOWIE EINER EINFUEHRUNG IN DAS PROGRAMMSYSTEM MATLAB FYJ SPRINGER INHALTSVERZEICHNIS VERZEICHNIS DER ANWENDUNGSBEISPIELE XV INHALTSUEBERSICHT DES ZWEITEN BANDES XXI HINWEISE ZUM GEBRAUCH DES BUCHES XXIII TEIL 1: EINFUEHRUNG 1 ZIELSTELLUNG UND THEORETISCHE GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECHNIK 1 1.1 AUFGABEN DER REGELUNGSTECHNIK 1 1.2 PRINZIPIELLE FUNKTIONSWEISE VON REGELUNGEN 5 1.3 LOESUNGSWEG FUER REGELUNGSAUFGABEN 13 1.4 UEBERSICHT UEBER DIE THEORETISCHEN GRUNDLAGEN DER REGELUNGSTECHNIK. 15 2 BEISPIELE FUER TECHNISCHE UND NICHTTECHNISCHE REGELUNGSAUFGABEN 19 2.1 GEBAEUDEAUTOMATISIERUNG 19 2.2 PROZESSREGELUNG 21 2.3 REGELUNGSAUFGABEN IN ENERGIESYSTEMEN 24 2.4 ROBOTERSTEUERUNGEN 27 2.5 REGELUNG VON FAHRZEUGEN 29 2.6 MECHATRONIK 30 2.7 FLUGREGELUNG 30 2.8 DER MENSCH ALS REGLER * 31 2.9 BIOLOGISCHE REGELKREISE 33 2.10 GEMEINSAMKEITEN VON REGELUNGEN IN UNTERSCHIEDLICHEN ANWENDUNGSGEBIETEN 34 LITERATURHINWEISE 37 INHALTSVERZEICHNIS TEIL 2: MODELLBILDUNG UND SYSTEMANALYSE STRUKTURELLE BESCHREIBUNG DYNAMISCHER SYSTEME 39 3.1 ZIELE UND WICHTIGE SCHRITTE DER MODELLBILDUNG 39 3.2 BLOCKSCHALTBILD 41 3.3 SIGNALFLUSSGRAF 52 LITERATURHINWEISE 54 BESCHREIBUNG LINEARER SYSTEME IM ZEITBEREICH 55 4.1 MODELLBILDUNGSAUFGABE 55 4.2 BESCHREIBUNG LINEARER SYSTEME DURCH DIFFERENZIALGLEICHUNGEN 57 4.2.1 LINEARE DIFFERENZIALGLEICHUNG N-TER ORDNUNG 57 4.2.2 AUFSTELLUNG DER DIFFERENZIALGLEICHUNG 58 4.2.3 LINEARITAET DYNAMISCHER SYSTEME 65 4.2.4 KAUSALITAET 67 4.2.5 ZEITINVARIANZ 70 4.3 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG LINEARER SYSTEME 70 4.4 AUFSTELLUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS 81 4.4.1 ABLEITUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS AUS DER DIFFERENZIALGLEICHUNG 81 4.4.2 AUFSTELLUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS AUS DEN PHYSIKALISCHEN GRUNDBEZIEHUNGEN 88 4.4.3 ZUSTANDSRAUMMODELL GEKOPPELTER SYSTEME 93 4.4.4 GUELTIGKEITSBEREICH DER MODELLE UND NORMIERUNG 98 4.5 ERWEITERUNGEN 104 4.5.1 LINEARISIERUNG NICHTLINEARER SYSTEME 104 4.5.2 TOTZEITSYSTEME 112 4.5.3 ZEITVARIABLE SYSTEME 112 4.6 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE BESCHREIBUNG DYNAMISCHER SYSTEME . 113 LITERATURHINWEISE 114 VERHALTEN LINEARER SYSTEME 117 5.1 VORHERSAGE DES SYSTEMVERHALTENS 117 5.2 LOESUNG DER ZUSTANDSGIEICHUNG 118 5.2.1 LOESUNG EINER LINEAREN DIFFERENZIALGLEICHUNG ERSTER ORDNUNG 118 5.2.2 LOESUNG EINES DIFFERENZIALGLEICHUNGSSYSTEMS ERSTER ORDNUNG 123 5.2.3 VERHALTEN LINEARER SYSTEME 126 5.3 NORMALFORMEN DES ZUSTANDSRAUMMODELLS 131 5.3.1 TRANSFORMATION DER ZUSTANDSGIEICHUNG 132 5.3.2 KANONISCHE NORMALFORM 133 5.3.3 ERWEITERUNG DER KANONISCHEN NORMALFORM FUER NICHTDIAGONALAEHNLICHE SYSTEMMATRIZEN 141 5.3.4 BEWEGUNGSGLEICHUNG IN KANONISCHER DARSTELLUNG .144 5.3.5 WEITERE NORMALFORMEN DES ZUSTANDSRAUMMODELLS 149 5.4 EIGENSCHAFTEN UND BERECHNUNGSMETHODEN FUER DIE UEBERGANGSMATRIX. 153 INHALTSVERZEICHNIS XI 5.5 KENNFUNKTIONEN DES DYNAMISCHEN UEBERTRAGUNGSVERHALTENS 156 5.5.1 UEBERGANGSFUNKTION 156 5.5.2 GEWICHTSFUNKTION 158 5.6 UEBERGANGSVERHALTEN UND STATIONAERES VERHALTEN 166 5.7 EIGENSCHAFTEN WICHTIGER UEBERTRAGUNGSGLIEDER IM ZEITBEREICH 173 5.7.1 PROPORTIONALGLIEDER 173 5.7.2 INTEGRIERGLIEDER 179 5.7.3 DIFFERENZIERGLIEDER 181 5.7.4 TOTZEITGLIEDER 183 5.8 MODELLVEREINFACHUNG UND KENNWERTERMITTLUNG 186 5.8.1 MODELLVEREINFACHUNG 187 5.8.2 APPROXIMATION DYNAMISCHER SYSTEME DURCH PTI-GLIEDER. 191 5.8.3 KENNWERTERMITTLUNG FUER PT 2 -GLIEDER 195 5.8.4 KENNWERTERMITTLUNG FUER PTIT T -GLIEDER 197 5.9 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE ANALYSE DES ZEITVERHALTENS 198 LITERATURHINWEISE 204 BESCHREIBUNG UND ANALYSE LINEARER SYSTEME IM FREQUENZBEREICH . . 207 6.1 ZIELSTELLUNG 207 6.2 FOURIERTRANSFORMATION 209 6.2.1 ZERLEGUNG PERIODISCHER SIGNALE 209 6.2.2 ZERLEGUNG NICHTPERIODISCHER SIGNALE 215 6.3 FREQUENZGANG 218 6.3.1 VERHALTEN LINEARER SYSTEME BEI SINUSFOERMIGEN EINGANGSSIGNALEN 218 6.3.2 BERECHNUNG DES FREQUENZGANGES 223 6.3.3 EIGENSCHAFTEN UND GRAFISCHE DARSTELLUNG 224 6.4 LAPLACETRANSFORMATION 228 6.4.1 DEFINITION 228 6.4.2 WICHTIGE EIGENSCHAFTEN 234 6.5 UEBERTRAGUNGSFUNKTION 237 6.5.1 DEFINITION 237 6.5.2 BERECHNUNG 242 6.5.3 EIGENSCHAFTEN UND GRAFISCHE DARSTELLUNG 246 6.5.4 POLE UND NULLSTELLEN 249 6.5.5 BERECHNUNG DES SYSTEMVERHALTENS 259 6.5.6 UEBERTRAGUNGSFUNKTION GEKOPPELTER SYSTEME 266 6.6 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEN KENNFUNKTIONEN 271 6.7 EIGENSCHAFTEN WICHTIGER UEBERTRAGUNGSGLIEDER IM FREQUENZBEREICH. 273 6.7.1 PROPORTIONALGLIEDER 273 6.7.2 INTEGRIERGLIEDER 289 6.7.3 DIFFERENZIERGLIEDER 290 6.7.4 UEBERTRAGUNGSGLIEDER MIT NULLSTELLEN 291 6.7.5 UEBERTRAGUNGSGLIEDER MIT GEBROCHEN RATIONALER UEBERTRAGUNGSFUNKTION 293 XII INHALTSVERZEICHNIS 6.7.6 ALLPASSGLIEDER UND NICHTMINIMALPHASIGE SYSTEME 300 6.8 MATLAB-FUNKTIONEN FUER DIE SYSTEMANALYSE IM FREQUENZBEREICH . 311 LITERATURHINWEISE 316 7 DER REGELKREIS 317 7.1 REGELUNGSAUFGABE 317 7.2 MODELL DES STANDARDREGELKREISES 323 7.2.1 BESCHREIBUNG IM FREQUENZBEREICH 323 7.2.2 BESCHREIBUNG IM ZEITBEREICH 327 7.3 STATIONAERES VERHALTEN DES REGELKREISES 329 7.3.1 STOER- UND FUEHRUNGSSIGNALE 329 7.3.2 STATIONAERES VERHALTEN BEI IMPULSFOERMIGER ERREGUNG 332 7.3.3 STATIONAERES VERHALTEN BEI SPRUNGFOERMIGER ERREGUNG 333 7.3.4 SOLLWERTFOLGE BEI VERWENDUNG EINES VORFILTERS 336 7.3.5 INNERES-MODELL-PRINZIP 338 7.4 UEBERGANGSVERHALTEN DES REGELKREISES 342 7.4.1 PERFEKTE REGELUNG 342 7.4.2 BESCHRAENKUNGEN FUER DIE ERREICHBARE REGELGUETE BEI EINER FESTWERTREGELUNG 343 7.4.3 PLANUNG DER SOLLTRAJEKTORIE FUER EINE FOLGEREGELUNG 346 7.4.4 GLEICHGEWICHTSTHEOREM 355 7.4.5 EMPFINDLICHKEIT UND ROBUSTHEIT VON REGELKREISEN 361 7.4.6 KONSEQUENZEN FUER DEN REGLERENTWURF 366 7.5 REGLERTYPEN UND RICHTLINIEN FUER DIE WAHL DER REGLERSTRUKTUR 367 LITERATURHINWEISE 374 8 STABILITAET RUECKGEKOPPELTER SYSTEME 375 8.1 ZUSTANDSSTABILITAET 375 8.1.1 DEFINITION DER ZUSTANDSSTABILITAET 376 8.1.2 KRITERIEN FUER DIE ZUSTANDSSTABILITAET 378 8.2 EINGANGS-AUSGANGS-STABILITAET 381 8.2.1 DEFINITION DER E/A-STABILITAET 381 8.2.2 KRITERIEN FUER DIE E/A-STABILITAET 382 8.2.3 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN ZUSTANDSSTABILITAET UND E/A-STABILITAET 384 8.3 STABILITAETSPRUEFUNG ANHAND DES CHARAKTERISTISCHEN POLYNOMS 385 8.3.1 VOERGEHENSWEISE 385 8.3.2 HURWITZKRITERIUM 386 8.3.3 ROUTHKRITERIUM 388 8.4 STABILITAETSPRUEFUNG VON REGELKREISEN ANHAND DER POLE DES GESCHLOSSENEN KREISES 392 8.4.1 E/A-STABILITAET VON REGELKREISEN 392 8.4.2 INNERE STABILITAET VON REGELKREISEN 395 8.5 STABILITAETSPRUEFUNG,VON REGELKREISEN ANHAND DES FREQUENZGANGES DER OFFENEN KETTE 397 8.5.1 HERLEITUNG DER STABILITAETSBEDINGUNG 397 INHALTSVERZEICHNIS XIII 8.5.2 NYQUISTKRITERIUM 402 8.5.3 BEISPIELE 404 8.5.4 ERWEITERUNGEN 408 8.5.5 PHASENRANDKRITERIUM 413 8.6 ROBUSTE STABILITAET 417 8.6.1 ZIELSETZUNG 417 8.6.2 BESCHREIBUNG DER MODELLUNSICHERHEITEN 417 8.6.3 NACHWEIS DER ROBUSTEN STABILITAET 420 8.7 STABILITAETSANALYSE MIT MATLAB 426 LITERATURHINWEISE 428 TEIL 3: ENTWURF EINSCHLEIFIGER REGELKREISE 9 ENTWURF EINSCHLEIFIGER REGELKREISE 429 9.1 ALLGEMEINES VORGEHEN BEIM REGLERENTWURF 429 9.2 UEBERSICHT UEBER DIE ENTWURFSVERFAHREN 431 9.3 RECHNERGESTUETZTER ENTWURF 433 9.4 EINSTELKEGELN FUER PID-REGLER 434 LITERATURHINWEISE 438 10 REGLERENTWURF ANHAND DES PN-BILDES DES GESCHLOSSENEN KREISES 441 10.1 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN DEM PN-BILD UND DEN GUETEFORDERUNGEN 441 10.1.1 REGELKREISE MIT DOMINIERENDEM POLPAAR 441 10.1.2 REGELKREISE MIT EINEM DOMINIERENDEN POL 449 10.2 WURZELORTSKURVE 449 10.2.1 DEFINITION 449 10.2.2 EIGENSCHAFTEN UND KONSTRUKTIONSVORSCHRIFTEN 451 10.3 REGLERENTWURF UNTER VERWENDUNG DER WURZELORTSKURVE 461 10.3.1 ENTWURFSVERFAHREN 461 10.3.2 REGELUNG MIT HOHER KREISVERSTAERKUNG 466 10.3.3 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG DES REGLERENTWURFS ANHAND DES PN-BILDES 468 10.4 MATLAB-FUNKTIONEN ZUM REGLERENTWURF ANHAND DES PN-BILDES . 472 LITERATURHINWEISE 476 11 REGLERENTWURF ANHAND DER FREQUENZKENNLINIE DER OFFENEN KETTE 477 11.1 FREQUENZKENNLINIE UND REGELGUETE 477 11.1.1 NAEHERUNG DES REGELKREISES DURCH EIN PT 2 -GLIED 477 11.1.2 STATISCHES VERHALTEN DES REGELKREISES 478 11.1.3 FUEHRUNGSVERHALTEN DES REGELKREISES 479 11.1.4 STOERVERHALTEN DES REGELKREISES 484 11.2 REGLERENTWURF UNTER BEACHTUNG DES FUEHRUNGSVERHALTENS 490 11.2.1 ENTWURFSVERFAHREN 490 XIV INHALTSVERZEICHNIS 11.2.2 ENTWURFSDURCHFUEHRUNG 491 11.3 REGLERENTWURF UNTER BEACHTUNG DES STOERVERHALTENS 500 11.4 MATLAB-PROGRAMM ZUM FREQUENZKENNLINIENENTWURF 503 LITERATURHINWEISE 504 12 WEITERE ENTWURFSVERFAHREN 507 12.1 KOMPENSATIONSREGLER 507 12.2 MODELLBASIERTE REGELUNG (INTERNAL MODEL CONTROL) 513 12.2.1 GRUNDIDEE DES VERFAHRENS 513 12.2.2 ENTWURF VON IMC-REGLERN DURCH H 2 -OPTIMIERUNG 516 12.2.3 ENTWURF ROBUSTER IMC-REGLER 519 12.2.4 BEZIEHUNG ZWISCHEN KLASSISCHEN REGLERN UND IMC-REGLERN. 523 12.3 SMITHPRAEDIKTOR 525 LITERATURHINWEISE 532 13 ERWEITERUNGEN DER REGELUNGSSTRUKTUR 533 13.1 VERMASCHTE REGELUNGEN 533 13.1.1 STOERGROESSENAUFSCHALTUNG 534 13.1.2 REGELKREIS MIT HILFSREGELGROESSE 537 13.1.3 KASKADENREGELUNG 540 13.1.4 REGELKREIS MIT HILFSSTELLGROESSE 541 13.2 MEHRGROESSENREGELUNGEN 542 13.3 ROBUSTE, ADAPTIVE UND NICHTLINEARE REGELUNGEN 543 LITERATURVERZEICHNIS 547 ANHAENGE ANHANG 1: LOESUNG DER UEBUNGSAUFGABEN 551 ANHANG 2: KURZE EINFUEHRUNG IN MATLAB 643 ANHANG 3: AUFGABEN ZUR PRUEFUNGSVORBEREITUNG 653 ANHANG 4: PROJEKTAUFGABEN 657 ANHANG 5: VERZEICHNIS DER WICHTIGSTEN FORMELZEICHEN 665 ANHANG 6: KORRESPONDENZTABELLE DER LAPLACETRANSFORMATION 667 ANHANG 7: FACHWOERTER DEUTSCH - ENGLISCH 669 SACHWORTVERZEICHNIS 673
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