Regelungstechnik: 1 Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer kontinuierlicher Regelsysteme, Fuzzy-Regelsysteme : mit 25 Tabellen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Braunschweig [u.a.]
Vieweg
2007
|
| Ausgabe: | 14., verb. und aktualisierte Aufl. |
| Schriftenreihe: | Studium Technik
|
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXI, 389 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783834802309 |
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HEINZ UNBEHAUEN REGELUNGSTECHNIK I KLASSISCHE VERFAHREN ZUR ANALYSE UND
SYNTHESE LINEARER KONTINUIERLICHER REGELSYSTEME, FUZZY-REGELSYSTEME 14.,
VERBESSERTE UND AKTUALISIERTE AUFLAGE MIT 205 ABBILDUNGEN UND 25
TABELLEN A STUDIUM TECHNIK VIEWEG IX INHALT INHALTSUEBERSICHT ZU BAND II
UND BAND III XVII 1 EINFUEHRUNG IN DIE PROBLEMSTELLUNG DER
REGELUNGSTECHNIK 1 1.1 EINORDNUNG DER REGELUNGSTECHNIK 1 1.2
SYSTEMBESCHREIBUNG MITTELS BLOCKSCHALTBILD 2 1.3 STEUERUNG UND REGELUNG
5 1.4 PRINZIPIELLE PUNKTIONSWEISE EINER REGELUNG 7 1.5 DIE GRUNDSTRUKTUR
VON REGELKREISEN 11 1.6 EINIGE TYPISCHE BEISPIELE FUER REGELUNGEN 13
1.6.1 SPANNUNGSREGELUNG 13 1.6.2 KURSREGELUNG 14 1.6.3
FUELLSTANDSREGELUNG 15 1.6.4 REGELUNG EINES WAERMETAUSCHERS 15 1.7
HISTORISCHER HINTERGRUND 16 2 EINIGE WICHTIGE EIGENSCHAFTEN VON
REGELSYSTEMEN 21 2.1 MATHEMATISCHE MODELLE 21 2.2 DYNAMISCHES UND
STATISCHES VERHALTEN VON SYSTEMEN 22 2.3 SYSTEMEIGENSCHAFTEN 23 2.3.1
LINEARE UND NICHTLINEARE SYSTEME 23 2.3.2 SYSTEME MIT KONZENTRIERTEN
ODER VERTEILTEN PARAMETERN 28 2.3.3 ZEITVARIANTE UND ZEITINVARIANTE
SYSTEME 29 2.3.4 SYSTEME MIT KONTINUIERLICHER ODER DISKRETER
ARBEITSWEISE 29 2.3.5 SYSTEME MIT DETERMINISTISCHEN ODER STOCHASTISCHEN
VARIABLEN . 30 2.3.6 KAUSALE UND NICHTKAUSALE SYSTEME 31 2.3.7 STABILE
UND INSTABILE SYSTEME 31 2.3.8 EINGROESSEN- UNDMEHRGROESSENSYSTEME 31 X
INHALT 3 BESCHREIBUNG LINEARER KONTINUIERLICHER SYSTEME IM ZEITBEREICH
33 3.1 BESCHREIBUNG MITTELS DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 33 3.1.1 ELEKTRISCHE
SYSTEME 33 3.1.2 MECHANISCHE SYSTEME 35 3.1.3 THERMISCHE SYSTEME 37 3.2
SYSTEMBESCHREIBUNG MITTELS SPEZIELLER AUSGANGSSIGNALE 42 3.2.1 DIE
UEBERGANGSFUNKTION (SPRUNGANTWORT) 42 3.2.2 DIE GEWICHTSFUNKTION
(IMPULSANTWORT) 43 3.2.3 DAS FALTUNGSINTEGRAL (DUHAMELSCHES INTEGRAL) 45
3.3 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG 47 3.3.1 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG FUER
EINGROESSENSYSTEME 47 3.3.2 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG FUER MEHRGROESSENSYSTEME
49 4 BESCHREIBUNG LINEARER KONTINUIERLICHER SYSTEME IM FREQUENZBEREICH
51 4.1 DIE LAPLACE-TRANSFORMATION 51 4.1.1 DEFINITION UND
KONVERGENZBEREICH 51 4.1.2 DIE KORRESPONDENZTAFEL FUER DIE
LAPLACE-TRANSFORMATION 53 4.1.3 HAUPTEIGENSCHAFTEN DER
LAPLACE-TRANSFORMATION 55 4.1.4 DIE INVERSE LAPLACE-TRANSFORMATION 60
4.1.5 DIE LOESUNG VON LINEAREN DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT HILFE DER
LAPLACE- TRANSFORMATION 64 4.1.6 LAPLACE-TRANSFORMATION DER
IMPULSFUNKTION S(T) 69 4.2 DIE UEBERTRAGUNGSFUNKTION 71 4.2.1 DEFINITION
UND HERLEITUNG 71 4.2.2 POLE UND NULLSTELLEN DER UEBERTRAGUNGSFUNKTION 72
4.2.3 DAS RECHNEN MIT UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 73 4.2.4 HERLEITUNG VON
G(S) AUS DER ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG 76 4.2.5 DIE UEBERTRAGUNGSFUNKTION
BEI SYSTEMEN MIT VERTEILTEN PARAMETERN 78 4.2.6 DIE UEBERTRAGUNGSMATRIX
80 4.2.7 DIE KOMPLEXE G-EBENE 80 4.3 DIE FREQUENZGANGDARSTELLUNG 83
4.3.1 DEFINITION 83 XI 4.3.2 ORTSKURVENDARSTELLUNG DES FREQUENZGANGES 85
4.3.3 DARSTELLUNG DES FREQUENZGANGES DURCH FREQUENZKENNLINIEN (BODE-
DIAGRAMM) 86 4.3.4 DIE ZUSAMMENSTELLUNG DER WICHTIGSTEN
UEBERTRAGUNGSGLIEDER . . . . 89 4.3.4.1 DAS PROPORTIONAL WIRKENDE
UEBERTRAGUNGSGLIED (P-GLIED) . 89 4.3.4.2 DAS INTEGRIERENDE
UEBERTRAGUNGSGLIED (I-GLIED) 90 4.3.4.3 DAS DIFFERENZIERENDE
UEBERTRAGUNGSGLIED (D-GLIED) . . . . 90 4.3.4.4 DAS VERZOEGERUNGSGLIED 1.
ORDNUNG 91 4.3.4.5 DAS PROPORTIONAL-DIFFERENZIEREND WIRKENDE UEBERTRA-
GUNGSGLIED (PD-GLIED) 95 4.3.4.6 DAS VORHALTEGLIED (DTI-GLIED) 95
4.3.4.7 DAS VERZOEGERUNGSGLIED 2. ORDNUNG (PT 2 -GLIED UND PT 2 S- GLIED)
98 4.3.4.8 WEITERE UEBERTRAGUNGSGLIEDER 106 4.3.4.9 BANDBREITE EINES
UEBERTRAGUNGSGLIEDES 106 4.3.4.10 BEISPIEL FUER DIE KONSTRUKTION DES
BODE-DIAGRAMMS . . . 110 4.3.5 SYSTEME MIT MINIMALEM UND NICHTMINIMALEM
PHASENVERHALTEN . . 111 DAS VERHALTEN LINEARER KONTINUIERLICHER
REGELSYSTEME 117 5.1 DYNAMISCHES VERHALTEN DES REGELKREISES 117 5.2
STATIONAERES VERHALTEN DES REGELKREISES 119 5.2.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTION
GO(S) MIT VERZOEGERTEM P-VERHALTEN 121 5.2.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTION GQ(S)
MIT VERZOEGERTEM I-VERHALTEN 122 5.2.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTION GO(S) MIT
VERZOEGERTEM ^-VERHALTEN 122 5.3 DER PID-REGLER UND DIE AUS IHM
ABLEITBAREN REGLERTYPEN 124 5.3.1 DAS UEBERTRAGUNGSVERHALTEN 124 5.3.2
VOR- UND NACHTEILE DER VERSCHIEDENEN REGLERTYPEN 127 5.3.3 TECHNISCHE
REALISIERUNG VON LINEAREN KONTINUIERLICHEN REGLERN . . . 130 5.3.3.1 DAS
PRINZIP DER RUECKKOPPLUNG 130 5.3.3.2 ELEKTRISCHE REGLER 132 5.3.3.3
PNEUMATISCHE REGLER 135 STABILITAET LINEARER KONTINUIERLICHER
REGELSYSTEME 139 6.1 DEFINITION DER STABILITAET UND
STABILITAETSBEDINGUNGEN 139 INHALT 6.2 ALGEBRAISCHE STABILITAETSKRITERIEN
141 6.2.1 BEIWERTEBEDINGUNGEN 141 6.2.2 DAS HURWITZ-KRITERIUM 144 6.2.3
DAS ROUTH-KRITERIUM 147 6.3 DAS KRITERIUM VON CREMER-LEONHARD-MICHAILOW
149 6.4 DAS NYQUIST-KRITERIUM 152 6.4.1 DAS NYQUIST-KRITERIUM IN DER
ORTSKURVEN-DARSTELLUNG 153 6.4.1.1 ANWENDUNGSBEISPIELE ZUM
NYQUIST-KRITERIUM 157 6.4.1.2 ANWENDUNG AUF SYSTEME MIT TOTZEIT 157
6.4.1.3 VEREINFACHTE FORMEN DES NYQUIST-KRITERIUMS 162 6.4.2 DAS
NYQUIST-KRITERIUM IN DER FREQUENZKENNLINIEN-DARSTELLUNG . . . 163 DAS
WURZELORTSKURVEN-VERFAHREN 169 7.1 DER GRUNDGEDANKE DES VERFAHRENS 169
7.2 ALLGEMEINE REGELN ZUR KONSTRUKTION VON WURZELORTSKURVEN 172 7.3
ANWENDUNG DER REGELN ZUR KONSTRUKTION DER WURZELORTSKURVEN . . . . 181
KLASSISCHE VERFAHREN ZUM ENTWURF LINEARER KONTINUIERLICHER REGELSYSTE-
ME 185 8.1 PROBLEMSTELLUNG 185 8.2 ENTWURF IM ZEITBEREICH 188 8.2.1
GUETEMASSE IM ZEITBEREICH 188 8.2.1.1 DER DYNAMISCHE UEBERGANGSFEHLER 188
8.2.1.2 INTEGRALKRITERIEN . . . 189 8.2.1.3 BERECHNUNG DER QUADRATISCHEN
REGELFLAECHE 190 8.2.2 ERMITTLUNG OPTIMALER EINSTELL WERTE EINES REGLERS
NACH DEM KRITE- RIUM DER MINIMALEN QUADRATISCHEN REGELFLAECHE 193 8.2.2.1
BEISPIEL EINER OPTIMIERUNGSAUFGABE NACH DEM QUADRATI- SCHEN
GUETEKRITERIUM 194 8.2.2.2 PARAMETEROPTIMIERUNG VON STANDARDREGLERTYPEN
FUER PT N -REGELSTRECKEN 198 8.2.3 EMPIRISCHES VORGEHEN 206 8.2.3.1
EMPIRISCHE EINSTELLREGELN NACH ZIEGLER UND NICHOLS . . . . 206 8.2.3.2
EMPIRISCHER ENTWURF DURCH SIMULATION 208 XLLL 8.3 ENTWURF IM
FREQUENZBEREICH 210 8.3.1 KENNDATEN IM FREQUENZBEREICH 210 8.3.1.1
KENNDATEN DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES IM FREQUENZ- BEREICH UND DEREN
ZUSAMMENHANG MIT DEN GUETEMASSEN IM ZEITBEREICH 210 8.3.1.2 KENNDATEN DES
OFFENEN REGELKREISES UND IHR ZUSAMMEN- HANG MIT DEN GUETEMASSEN DES
GESCHLOSSENEN REGELKREISES IM ZEITBEREICH 216 8.3.2 REGLERSYNTHESE NACH
DEM FREQUENZKENNLINIEN-VERFAHREN 220 8.3.2.1 DER GRUNDGEDANKE 220
8.3.2.2 PHASENKORREKTURGLIEDER 222 8.3.2.3 ANWENDUNG DES
FREQUENZKENNLINIEN-VERFAHRENS 228 8.3.3 DAS NICHOLS-DIAGRAMM 232 8.3.3.1
DAS HALL-DIAGRAMM 232 8.3.3.2 DAS AMPLITUDEN-PHASENDIAGRAMM
(NICHOLS-DIAGRAMM) . 233 8.3.3.3 ANWENDUNG DES NICHOLS-DIAGRAMMS 235
8.3.4 REGLERENTWURF MIT DEM WURZELORTSKURVENVERFAHREN 239 8.3.4.1 DER
GRUNDGEDANKE 239 8.3.4.2 BEISPIELE FUER DEN REGLERENTWURF MIT HILFE DES
WURZELORTS- KURVENVERFAHRENS 239 8.4 ANALYTISCHE ENTWURFSVERFAHREN 244
8.4.1 VORGABE DES VERHALTENS DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES 245 8.4.2
DAS VERFAHREN NACH TRUXAL-GUILLEMIN 246 8.4.3 EIN ALGEBRAISCHES
ENTWURFSVERFAHREN 256 8.4.3.1 DER GRUNDGEDANKE 256 8.4.3.2
BERUECKSICHTIGUNG DER NULLSTELLEN DES GESCHLOSSENEN REGEL- KREISES 257
8.4.3.3 LOESUNG DER SYNTHESEGLEICHUNGEN 260 8.4.3.4 ANWENDUNG DES
VERFAHRENS 261 8.5 REGLERENTWURF FUER FUEHRUNGS- UND STOERUNGSVERHALTEN 266
8.5.1 STRUKTUR DES REGELKREISES 266 8.5.2 DER REGLERENTWURF 267 8.5.2.1
REGLERENTWURF FUER STOERUNGEN AM EINGANG DER REGELSTRECKE 268 8.5.2.2
REGLERENTWURF FUER STOERUNGEN AM AUSGANG DER REGELSTRECKE270 XIV INHALT
8.5.3 ENTWURF DES VORFILTERS 273 8.5.3.1 ENTWURF DES VORFILTERS FUER
STOERUNGEN AM EINGANG DER RE- GELSTRECKE 273 8.5.3.2 ENTWURF DES
VORFILTERS FUER STOERUNGEN AM AUSGANG DER RE- GELSTRECKE 275 8.5.4
ANWENDUNG DES VERFAHRENS 276 8.5.4.1 STOERUNGEN AM EINGANG DER
REGELSTRECKE 277 8.5.4.2 STOERUNGEN AM AUSGANG DER REGELSTRECKE 278 8.6
VERBESSERUNG DES REGEL VERHALTENS DURCH ENTWURF VERMASCHTER REGEL-
SYSTEME 281 8.6.1 PROBLEMSTELLUNG 281 8.6.2 STOERGROESSENAUFSCHALTUNG 281
8.6.2.1 STOERGROESSENAUFSCHALTUNG AUF DEN REGLER 282 8.6.2.2
STOERGROESSENAUFSCHALTUNG AUF DIE STELLGROESSE 283 8.6.3 REGELSYSTEME MIT
HILFSREGELGROESSE 285 8.6.4 KASKADENREGELUNG 286 8.6.5 REGELSYSTEME MIT
HILFSSTELLGROESSE 289 9 IDENTIFIKATION VON REGELKREISGLIEDERN MITTELS
DETERMINISTISCHER SIGNALE 291 9.1 THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE
IDENTIFIKATION 291 9.2 FORMULIERUNG DER AUFGABE DER EXPERIMENTELLEN
IDENTIFIKATION 292 9.3 SYSTEMIDENTIFIKATION IM ZEITBEREICH 296 9.3.1
BESTIMMUNG DER UEBERGANGSFUNKTION AUS MESSWERTEN 296 9.3.1.1
RECHTECKIMPULS ALS EINGANGSSIGNAL 296 9.3.1.2 RAMPENFUNKTION ALS
EINGANGSSIGNAL 296 9.3.1.3 BELIEBIGES DETERMINISTISCHES EINGANGSSIGNAL
297 9.3.2 VERFAHREN ZUR IDENTIFIKATION ANHAND DER UEBERGANGSFUNKTION ODER
GEWICHTSFUNKTION 299 9.3.2.1 WENDETANGENTEN- UND
ZEITPROZENTKENNWERTE-VERFAHREN . . 299 9.3.2.2 WEITERE VERFAHREN 310 9.4
SYSTEMIDENTIFIKATION IM FREQUENZBEREICH 311 9.4.1 IDENTIFIKATION MIT DEM
FREQUENZKENNLINIEN-VERFAHREN 312 9.4.2 IDENTIFIKATION DURCH
APPROXIMATION EINES VORGEGEBENEN FREQUENZGANGES 313 XV 9.5 NUMERISCHE
TRANSFORMATIONSMETHODEN ZWISCHEN ZEIT- UND FREQUENZ- BEREICH 317 9.5.1
GRUNDLEGENDE THEORETISCHE ZUSAMMENHAENGE 317 9.5.2 BERECHNUNG DES
FREQUENZGANGES AUS DER SPRUNGANTWORT 321 9.5.3 ERWEITERUNG DES
VERFAHRENS ZUR BERECHNUNG DES FREQUENZGANGES FUER NICHTSPRUNGFOERMIGE
TESTSIGNALE 323 9.5.4 BERECHNUNG DER UEBERGANGSFUNKTION AUS DEM
FREQUENZGANG . . . . 327 10 GRUNDLAGEN DER FUZZY-REGELUNG 329 10.1
EINFUEHRUNG 329 10.2 EINIGE WICHTIGE GRUNDLAGEN DER FUZZY-LOGIK 331
10.2.1 FUZZY-MENGE UND ZUGEHOERIGKEITSFUNKTION 331 10.2.2 OPERATOREN FUER
UNSCHARFE MENGEN 335 10.2.3 LINGUISTISCHE VARIABLEN UND WERTE 336 10.3
REGELBASIERTE FUZZY-SYSTEME 336 10.3.1 REGELBASIS 337 10.3.2
FUZZIFIZIERUNG 338 10.3.3 FUZZY-INFERENZMASCHINE 339 10.3.3.1
PRAEMISSENAUSWERTUNG 339 10.3.3.2 KOMPOSITION 340 10.3.3.3
REGELAGGREGATION 340 10.3.4 DENAZIFIZIERUNG 342 10.3.4.1
SCHWERPUNKTMETHODE 342 10.3.4.2 ERWEITERTE SCHWERPUNKTMETHODE 344
10.3.4.3 SINGLETON-SCHWERPUNKTMETHODE 344 10.3.4.4 MAXIMUMMETHODE 345
10.4 FUZZY-SYSTEME ZUR REGELUNG (*FUZZY CONTROL") 345 10.4.1
GRUNDSTRUKTUR EINES FUZZY-REGLERS 345 10.4.1.1 SIGNALAUFBEREITUNG IM
EINGANG 346 10.4.1.2 FUZZY-BLOCK 346 10.4.1.3 SIGNALAUFBEREITUNG IM
AUSGANG 347 10.4.2 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON FUZZY-REGLERN 347 10.4.2.1
KENNLINIENDARSTELLUNG 347 XVI INHALT 10.4.2.2 KENNFELDDARSTELLUNG 354
10.4.3 BEISPIEL EINER FUZZY-REGELUNG 355 10.4.3.1 BESCHREIBUNG DER
REGELSTRECKE 355 10.4.3.2 FUZZY-REGLERENTWURF 356 10.4.4 FUZZY-REGLER
NACH TAKAGI UND SUGENO 358 LITERATUR 361 SACHVERZEICHNIS 370 |
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HEINZ UNBEHAUEN REGELUNGSTECHNIK I KLASSISCHE VERFAHREN ZUR ANALYSE UND
SYNTHESE LINEARER KONTINUIERLICHER REGELSYSTEME, FUZZY-REGELSYSTEME 14.,
VERBESSERTE UND AKTUALISIERTE AUFLAGE MIT 205 ABBILDUNGEN UND 25
TABELLEN A STUDIUM TECHNIK VIEWEG IX INHALT INHALTSUEBERSICHT ZU BAND II
UND BAND III XVII 1 EINFUEHRUNG IN DIE PROBLEMSTELLUNG DER
REGELUNGSTECHNIK 1 1.1 EINORDNUNG DER REGELUNGSTECHNIK 1 1.2
SYSTEMBESCHREIBUNG MITTELS BLOCKSCHALTBILD 2 1.3 STEUERUNG UND REGELUNG
5 1.4 PRINZIPIELLE PUNKTIONSWEISE EINER REGELUNG 7 1.5 DIE GRUNDSTRUKTUR
VON REGELKREISEN 11 1.6 EINIGE TYPISCHE BEISPIELE FUER REGELUNGEN 13
1.6.1 SPANNUNGSREGELUNG 13 1.6.2 KURSREGELUNG 14 1.6.3
FUELLSTANDSREGELUNG 15 1.6.4 REGELUNG EINES WAERMETAUSCHERS 15 1.7
HISTORISCHER HINTERGRUND 16 2 EINIGE WICHTIGE EIGENSCHAFTEN VON
REGELSYSTEMEN 21 2.1 MATHEMATISCHE MODELLE 21 2.2 DYNAMISCHES UND
STATISCHES VERHALTEN VON SYSTEMEN 22 2.3 SYSTEMEIGENSCHAFTEN 23 2.3.1
LINEARE UND NICHTLINEARE SYSTEME 23 2.3.2 SYSTEME MIT KONZENTRIERTEN
ODER VERTEILTEN PARAMETERN 28 2.3.3 ZEITVARIANTE UND ZEITINVARIANTE
SYSTEME 29 2.3.4 SYSTEME MIT KONTINUIERLICHER ODER DISKRETER
ARBEITSWEISE 29 2.3.5 SYSTEME MIT DETERMINISTISCHEN ODER STOCHASTISCHEN
VARIABLEN . 30 2.3.6 KAUSALE UND NICHTKAUSALE SYSTEME 31 2.3.7 STABILE
UND INSTABILE SYSTEME 31 2.3.8 EINGROESSEN- UNDMEHRGROESSENSYSTEME 31 X
INHALT 3 BESCHREIBUNG LINEARER KONTINUIERLICHER SYSTEME IM ZEITBEREICH
33 3.1 BESCHREIBUNG MITTELS DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 33 3.1.1 ELEKTRISCHE
SYSTEME 33 3.1.2 MECHANISCHE SYSTEME 35 3.1.3 THERMISCHE SYSTEME 37 3.2
SYSTEMBESCHREIBUNG MITTELS SPEZIELLER AUSGANGSSIGNALE 42 3.2.1 DIE
UEBERGANGSFUNKTION (SPRUNGANTWORT) 42 3.2.2 DIE GEWICHTSFUNKTION
(IMPULSANTWORT) 43 3.2.3 DAS FALTUNGSINTEGRAL (DUHAMELSCHES INTEGRAL) 45
3.3 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG 47 3.3.1 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG FUER
EINGROESSENSYSTEME 47 3.3.2 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG FUER MEHRGROESSENSYSTEME
49 4 BESCHREIBUNG LINEARER KONTINUIERLICHER SYSTEME IM FREQUENZBEREICH
51 4.1 DIE LAPLACE-TRANSFORMATION 51 4.1.1 DEFINITION UND
KONVERGENZBEREICH 51 4.1.2 DIE KORRESPONDENZTAFEL FUER DIE
LAPLACE-TRANSFORMATION 53 4.1.3 HAUPTEIGENSCHAFTEN DER
LAPLACE-TRANSFORMATION 55 4.1.4 DIE INVERSE LAPLACE-TRANSFORMATION 60
4.1.5 DIE LOESUNG VON LINEAREN DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT HILFE DER
LAPLACE- TRANSFORMATION 64 4.1.6 LAPLACE-TRANSFORMATION DER
IMPULSFUNKTION S(T) 69 4.2 DIE UEBERTRAGUNGSFUNKTION 71 4.2.1 DEFINITION
UND HERLEITUNG 71 4.2.2 POLE UND NULLSTELLEN DER UEBERTRAGUNGSFUNKTION 72
4.2.3 DAS RECHNEN MIT UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 73 4.2.4 HERLEITUNG VON
G(S) AUS DER ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG 76 4.2.5 DIE UEBERTRAGUNGSFUNKTION
BEI SYSTEMEN MIT VERTEILTEN PARAMETERN 78 4.2.6 DIE UEBERTRAGUNGSMATRIX
80 4.2.7 DIE KOMPLEXE G-EBENE 80 4.3 DIE FREQUENZGANGDARSTELLUNG 83
4.3.1 DEFINITION 83 XI 4.3.2 ORTSKURVENDARSTELLUNG DES FREQUENZGANGES 85
4.3.3 DARSTELLUNG DES FREQUENZGANGES DURCH FREQUENZKENNLINIEN (BODE-
DIAGRAMM) 86 4.3.4 DIE ZUSAMMENSTELLUNG DER WICHTIGSTEN
UEBERTRAGUNGSGLIEDER . . . . 89 4.3.4.1 DAS PROPORTIONAL WIRKENDE
UEBERTRAGUNGSGLIED (P-GLIED) . 89 4.3.4.2 DAS INTEGRIERENDE
UEBERTRAGUNGSGLIED (I-GLIED) 90 4.3.4.3 DAS DIFFERENZIERENDE
UEBERTRAGUNGSGLIED (D-GLIED) . . . . 90 4.3.4.4 DAS VERZOEGERUNGSGLIED 1.
ORDNUNG 91 4.3.4.5 DAS PROPORTIONAL-DIFFERENZIEREND WIRKENDE UEBERTRA-
GUNGSGLIED (PD-GLIED) 95 4.3.4.6 DAS VORHALTEGLIED (DTI-GLIED) 95
4.3.4.7 DAS VERZOEGERUNGSGLIED 2. ORDNUNG (PT 2 -GLIED UND PT 2 S- GLIED)
98 4.3.4.8 WEITERE UEBERTRAGUNGSGLIEDER 106 4.3.4.9 BANDBREITE EINES
UEBERTRAGUNGSGLIEDES 106 4.3.4.10 BEISPIEL FUER DIE KONSTRUKTION DES
BODE-DIAGRAMMS . . . 110 4.3.5 SYSTEME MIT MINIMALEM UND NICHTMINIMALEM
PHASENVERHALTEN . . 111 DAS VERHALTEN LINEARER KONTINUIERLICHER
REGELSYSTEME 117 5.1 DYNAMISCHES VERHALTEN DES REGELKREISES 117 5.2
STATIONAERES VERHALTEN DES REGELKREISES 119 5.2.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTION
GO(S) MIT VERZOEGERTEM P-VERHALTEN 121 5.2.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTION GQ(S)
MIT VERZOEGERTEM I-VERHALTEN 122 5.2.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTION GO(S) MIT
VERZOEGERTEM ^-VERHALTEN 122 5.3 DER PID-REGLER UND DIE AUS IHM
ABLEITBAREN REGLERTYPEN 124 5.3.1 DAS UEBERTRAGUNGSVERHALTEN 124 5.3.2
VOR- UND NACHTEILE DER VERSCHIEDENEN REGLERTYPEN 127 5.3.3 TECHNISCHE
REALISIERUNG VON LINEAREN KONTINUIERLICHEN REGLERN . . . 130 5.3.3.1 DAS
PRINZIP DER RUECKKOPPLUNG 130 5.3.3.2 ELEKTRISCHE REGLER 132 5.3.3.3
PNEUMATISCHE REGLER 135 STABILITAET LINEARER KONTINUIERLICHER
REGELSYSTEME 139 6.1 DEFINITION DER STABILITAET UND
STABILITAETSBEDINGUNGEN 139 INHALT 6.2 ALGEBRAISCHE STABILITAETSKRITERIEN
141 6.2.1 BEIWERTEBEDINGUNGEN 141 6.2.2 DAS HURWITZ-KRITERIUM 144 6.2.3
DAS ROUTH-KRITERIUM 147 6.3 DAS KRITERIUM VON CREMER-LEONHARD-MICHAILOW
149 6.4 DAS NYQUIST-KRITERIUM 152 6.4.1 DAS NYQUIST-KRITERIUM IN DER
ORTSKURVEN-DARSTELLUNG 153 6.4.1.1 ANWENDUNGSBEISPIELE ZUM
NYQUIST-KRITERIUM 157 6.4.1.2 ANWENDUNG AUF SYSTEME MIT TOTZEIT 157
6.4.1.3 VEREINFACHTE FORMEN DES NYQUIST-KRITERIUMS 162 6.4.2 DAS
NYQUIST-KRITERIUM IN DER FREQUENZKENNLINIEN-DARSTELLUNG . . . 163 DAS
WURZELORTSKURVEN-VERFAHREN 169 7.1 DER GRUNDGEDANKE DES VERFAHRENS 169
7.2 ALLGEMEINE REGELN ZUR KONSTRUKTION VON WURZELORTSKURVEN 172 7.3
ANWENDUNG DER REGELN ZUR KONSTRUKTION DER WURZELORTSKURVEN . . . . 181
KLASSISCHE VERFAHREN ZUM ENTWURF LINEARER KONTINUIERLICHER REGELSYSTE-
ME 185 8.1 PROBLEMSTELLUNG 185 8.2 ENTWURF IM ZEITBEREICH 188 8.2.1
GUETEMASSE IM ZEITBEREICH 188 8.2.1.1 DER DYNAMISCHE UEBERGANGSFEHLER 188
8.2.1.2 INTEGRALKRITERIEN . . . 189 8.2.1.3 BERECHNUNG DER QUADRATISCHEN
REGELFLAECHE 190 8.2.2 ERMITTLUNG OPTIMALER EINSTELL WERTE EINES REGLERS
NACH DEM KRITE- RIUM DER MINIMALEN QUADRATISCHEN REGELFLAECHE 193 8.2.2.1
BEISPIEL EINER OPTIMIERUNGSAUFGABE NACH DEM QUADRATI- SCHEN
GUETEKRITERIUM 194 8.2.2.2 PARAMETEROPTIMIERUNG VON STANDARDREGLERTYPEN
FUER PT N -REGELSTRECKEN 198 8.2.3 EMPIRISCHES VORGEHEN 206 8.2.3.1
EMPIRISCHE EINSTELLREGELN NACH ZIEGLER UND NICHOLS . . . . 206 8.2.3.2
EMPIRISCHER ENTWURF DURCH SIMULATION 208 XLLL 8.3 ENTWURF IM
FREQUENZBEREICH 210 8.3.1 KENNDATEN IM FREQUENZBEREICH 210 8.3.1.1
KENNDATEN DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES IM FREQUENZ- BEREICH UND DEREN
ZUSAMMENHANG MIT DEN GUETEMASSEN IM ZEITBEREICH 210 8.3.1.2 KENNDATEN DES
OFFENEN REGELKREISES UND IHR ZUSAMMEN- HANG MIT DEN GUETEMASSEN DES
GESCHLOSSENEN REGELKREISES IM ZEITBEREICH 216 8.3.2 REGLERSYNTHESE NACH
DEM FREQUENZKENNLINIEN-VERFAHREN 220 8.3.2.1 DER GRUNDGEDANKE 220
8.3.2.2 PHASENKORREKTURGLIEDER 222 8.3.2.3 ANWENDUNG DES
FREQUENZKENNLINIEN-VERFAHRENS 228 8.3.3 DAS NICHOLS-DIAGRAMM 232 8.3.3.1
DAS HALL-DIAGRAMM 232 8.3.3.2 DAS AMPLITUDEN-PHASENDIAGRAMM
(NICHOLS-DIAGRAMM) . 233 8.3.3.3 ANWENDUNG DES NICHOLS-DIAGRAMMS 235
8.3.4 REGLERENTWURF MIT DEM WURZELORTSKURVENVERFAHREN 239 8.3.4.1 DER
GRUNDGEDANKE 239 8.3.4.2 BEISPIELE FUER DEN REGLERENTWURF MIT HILFE DES
WURZELORTS- KURVENVERFAHRENS 239 8.4 ANALYTISCHE ENTWURFSVERFAHREN 244
8.4.1 VORGABE DES VERHALTENS DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES 245 8.4.2
DAS VERFAHREN NACH TRUXAL-GUILLEMIN 246 8.4.3 EIN ALGEBRAISCHES
ENTWURFSVERFAHREN 256 8.4.3.1 DER GRUNDGEDANKE 256 8.4.3.2
BERUECKSICHTIGUNG DER NULLSTELLEN DES GESCHLOSSENEN REGEL- KREISES 257
8.4.3.3 LOESUNG DER SYNTHESEGLEICHUNGEN 260 8.4.3.4 ANWENDUNG DES
VERFAHRENS 261 8.5 REGLERENTWURF FUER FUEHRUNGS- UND STOERUNGSVERHALTEN 266
8.5.1 STRUKTUR DES REGELKREISES 266 8.5.2 DER REGLERENTWURF 267 8.5.2.1
REGLERENTWURF FUER STOERUNGEN AM EINGANG DER REGELSTRECKE 268 8.5.2.2
REGLERENTWURF FUER STOERUNGEN AM AUSGANG DER REGELSTRECKE270 XIV INHALT
8.5.3 ENTWURF DES VORFILTERS 273 8.5.3.1 ENTWURF DES VORFILTERS FUER
STOERUNGEN AM EINGANG DER RE- GELSTRECKE 273 8.5.3.2 ENTWURF DES
VORFILTERS FUER STOERUNGEN AM AUSGANG DER RE- GELSTRECKE 275 8.5.4
ANWENDUNG DES VERFAHRENS 276 8.5.4.1 STOERUNGEN AM EINGANG DER
REGELSTRECKE 277 8.5.4.2 STOERUNGEN AM AUSGANG DER REGELSTRECKE 278 8.6
VERBESSERUNG DES REGEL VERHALTENS DURCH ENTWURF VERMASCHTER REGEL-
SYSTEME 281 8.6.1 PROBLEMSTELLUNG 281 8.6.2 STOERGROESSENAUFSCHALTUNG 281
8.6.2.1 STOERGROESSENAUFSCHALTUNG AUF DEN REGLER 282 8.6.2.2
STOERGROESSENAUFSCHALTUNG AUF DIE STELLGROESSE 283 8.6.3 REGELSYSTEME MIT
HILFSREGELGROESSE 285 8.6.4 KASKADENREGELUNG 286 8.6.5 REGELSYSTEME MIT
HILFSSTELLGROESSE 289 9 IDENTIFIKATION VON REGELKREISGLIEDERN MITTELS
DETERMINISTISCHER SIGNALE 291 9.1 THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE
IDENTIFIKATION 291 9.2 FORMULIERUNG DER AUFGABE DER EXPERIMENTELLEN
IDENTIFIKATION 292 9.3 SYSTEMIDENTIFIKATION IM ZEITBEREICH 296 9.3.1
BESTIMMUNG DER UEBERGANGSFUNKTION AUS MESSWERTEN 296 9.3.1.1
RECHTECKIMPULS ALS EINGANGSSIGNAL 296 9.3.1.2 RAMPENFUNKTION ALS
EINGANGSSIGNAL 296 9.3.1.3 BELIEBIGES DETERMINISTISCHES EINGANGSSIGNAL
297 9.3.2 VERFAHREN ZUR IDENTIFIKATION ANHAND DER UEBERGANGSFUNKTION ODER
GEWICHTSFUNKTION 299 9.3.2.1 WENDETANGENTEN- UND
ZEITPROZENTKENNWERTE-VERFAHREN . . 299 9.3.2.2 WEITERE VERFAHREN 310 9.4
SYSTEMIDENTIFIKATION IM FREQUENZBEREICH 311 9.4.1 IDENTIFIKATION MIT DEM
FREQUENZKENNLINIEN-VERFAHREN 312 9.4.2 IDENTIFIKATION DURCH
APPROXIMATION EINES VORGEGEBENEN FREQUENZGANGES 313 XV 9.5 NUMERISCHE
TRANSFORMATIONSMETHODEN ZWISCHEN ZEIT- UND FREQUENZ- BEREICH 317 9.5.1
GRUNDLEGENDE THEORETISCHE ZUSAMMENHAENGE 317 9.5.2 BERECHNUNG DES
FREQUENZGANGES AUS DER SPRUNGANTWORT 321 9.5.3 ERWEITERUNG DES
VERFAHRENS ZUR BERECHNUNG DES FREQUENZGANGES FUER NICHTSPRUNGFOERMIGE
TESTSIGNALE 323 9.5.4 BERECHNUNG DER UEBERGANGSFUNKTION AUS DEM
FREQUENZGANG . . . . 327 10 GRUNDLAGEN DER FUZZY-REGELUNG 329 10.1
EINFUEHRUNG 329 10.2 EINIGE WICHTIGE GRUNDLAGEN DER FUZZY-LOGIK 331
10.2.1 FUZZY-MENGE UND ZUGEHOERIGKEITSFUNKTION 331 10.2.2 OPERATOREN FUER
UNSCHARFE MENGEN 335 10.2.3 LINGUISTISCHE VARIABLEN UND WERTE 336 10.3
REGELBASIERTE FUZZY-SYSTEME 336 10.3.1 REGELBASIS 337 10.3.2
FUZZIFIZIERUNG 338 10.3.3 FUZZY-INFERENZMASCHINE 339 10.3.3.1
PRAEMISSENAUSWERTUNG 339 10.3.3.2 KOMPOSITION 340 10.3.3.3
REGELAGGREGATION 340 10.3.4 DENAZIFIZIERUNG 342 10.3.4.1
SCHWERPUNKTMETHODE 342 10.3.4.2 ERWEITERTE SCHWERPUNKTMETHODE 344
10.3.4.3 SINGLETON-SCHWERPUNKTMETHODE 344 10.3.4.4 MAXIMUMMETHODE 345
10.4 FUZZY-SYSTEME ZUR REGELUNG (*FUZZY CONTROL") 345 10.4.1
GRUNDSTRUKTUR EINES FUZZY-REGLERS 345 10.4.1.1 SIGNALAUFBEREITUNG IM
EINGANG 346 10.4.1.2 FUZZY-BLOCK 346 10.4.1.3 SIGNALAUFBEREITUNG IM
AUSGANG 347 10.4.2 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON FUZZY-REGLERN 347 10.4.2.1
KENNLINIENDARSTELLUNG 347 XVI INHALT 10.4.2.2 KENNFELDDARSTELLUNG 354
10.4.3 BEISPIEL EINER FUZZY-REGELUNG 355 10.4.3.1 BESCHREIBUNG DER
REGELSTRECKE 355 10.4.3.2 FUZZY-REGLERENTWURF 356 10.4.4 FUZZY-REGLER
NACH TAKAGI UND SUGENO 358 LITERATUR 361 SACHVERZEICHNIS 370 |
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