MSR (Fach) / Mess- Steuer- Regelungstechnik (Lektion)

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• Welche Aussagen über Steuerungen sind richtig ? - Die Messung der Steuergröße wird benötigt - Die Steuerung basiert auf der (näherungsweise) Inversen des Streckenmodells - Instabilität kann einfach vermieden werden - Die Steuerung basiert auf der (näherungsweise) Inversen des Streckenmodells- Instabilität kann einfach vermieden werden
• Welche Aussagen über Regelungen sind richtig ? - Regelgröße muss gemessen werden - Regelung kann niemals instabil werden - Eine Regelung reagiert unrobust auf kleinste Änderungen der Regelstrecke - Regelgröße muss gemessen werden
• Welches sind typische Beispiele für die Verwendung von Regelungen ? - Herdplatte, Mikrowelle - Kühlschrank, Backofen - Straßenbeleuchtung - Kühlschrank, Backofen
• Woran erkennt man, ob ein System globales D-Verhalten hat ? - Im Zähler der Übertragungsfunktion lässt sich s ausklammern - Der Amplitudengang strebt für Omega → 0 gegen unendlich - Die Sprungantwort klingt für t → unendlich auf 0 ab - Im Zähler der Übertragungsfunktion lässt sich s ausklammern - Die Sprungantwort klingt für t → unendlich auf 0 ab
• Welche Aussagen gelten für Systeme mit Totzeit ? - Sie haben nichtlineares Verhalten - Sie sind schwierig zu regeln, weil sie eine Phasenverschiebung erzeugen - Sie gehören, wie Allpassglieder zu den nichtphasenminimalen Systemen - Sie sind schwierig zu regeln, weil sie eine starke negative Phasenverschiebung erzeugen- Sie gehören, wie Allpassglieder zu den nichtphasenminimalen Systemen
• Was gilt für den Polvorgaberegler ? - Er kann nicht für instabile Regelstrecken verwendet werden - Die Reglerordnung ergibt sich aus dem Polüberschuss der Regelstrecke - Zur Ermittlung der Reglerparameter muss ein lineares GS gelöst werden. - Zur Ermittlung der Reglerparameter muss ein lineares GS gelöst werden.
• Welche Möglichkeiten gibt es, instabile Nullstellen (positiver Realteil) eines Systems bei einer Steuerung zu berücksichtigen ? -Instabile Nullstellen mit umgekehrten Vorzeichen des Realteils in den Nenner der Steuerung. -Instabile Nullstellen mit umgekehrten Vorzeichen des Realteils in den Zähler der Steuerung. -Instabile Nullstellen werden in den Nenner der Steuerung aufgenommen und damit weggekürzt. -Instabile Nullstellen mit umgekehrten Vorzeichen des Realteils in den Nenner der Steuerung.-Instabile Nullstellen mit umgekehrten Vorzeichen des Realteils in den Zähler der Steuerung.
• Wie erkennt man, ob globales I-Verhalten vorliegt ? - Im Zähler lässt sich s ausklammern. - Der Amplitudengang strebt für Omega → 0 gegen unendlich dB - Bei einer Stellgröße von 0 kann der Ausgang dauerhaft =/ 0 aufweisen - Der Amplitudengang strebt für Omega → 0 gegen unendlich dB- Bei einer Stellgröße von 0 kann der Ausgang dauerhaft =/ 0 aufweisen
• Welche Aussagen gelten für Systeme mit Totzeit ? - Sie haben lineares Verhalten - Totzeit verbessert die Stabilität in Regelungen, einfacher - Sie gehören zu den Phasenminimalen Systemen - Sie haben lineares Verhalten
• Welche Aussagen über Steuerungen sind richtig ? - Es wird kein Messgerät benötigt. - Zur Steuerung verwendet man üblicherweise die Inverse (ca.) des Streckemodells - Es kann auch bei stabilem Stellglied und stabiler Strecke zu Instabilität kommen. - Es wird kein Messgerät benötigt.- Zur Steuerung verwendet man üblicherweise die Inverse (ca.) des Streckemodells
• Welche Aussagen über Regelungen sind richtig ? - Regelgröße muss gemessen werden - Regelung kann niemals instabil werden - Reagiert robust auf kleine Änderungen der Regelstrecke - Reagiert robust auf kleine Änderungen der Regelstrecke - Regelgröße muss gemessen werden
• Die Empfindlichkeitsfunktion beschreibt - im geschlossenen Regelkreis den Anteil des Vorwärtszweiges - im geschlossenen Regelkreis den Anteil der durch Rückkopplung erzeugt wird - beschreibt die Auswirkung einer Störung auf den Ausgang - im geschlossenen RK den Anteil der durch Rückkopplung erzeugt wird- beschreibt die Auswirkung einer Störung auf den Ausgang
• Was ist ein Phasenminimales System ? - System mit eindeutigem Zusammenhang zwischen Phasen und Amplitudengang - linear = phasenminimal - Ein System dessen Phase für alle Frequenzen = 0 ist. -System mit eindeutigem Zusammenhang zwischen Phasen und Amplitudengang
• Was sind typische Beispiele für die Verwendung von Steuerungen? - Tempomat - Preiswerte Geräte - Straßenbeleuchtung - Preiswerte Geräte - Straßenbeleuchtung
• Regelabweichungen ? - Treten zum Beispiel bei sprungförmiger Änderung der Führungsgröße auf wenn weder Strecke noch Regler I Anteil haben - I Anteil im Regler unabhängig von Strecke → Regelfehler vermeiden - Die Größe der bleibenden Abwichung ist von Verstärkung des offenen RK abhängig - Treten zum Beispiel bei sprungförmiger Änderung der Führungsgröße auf wenn weder Strecke noch Regler I Anteil haben
• Welche Aussagen über bleibende Regelabweichungen sind richtig ? - Regler ohne I immer Abweichung - Rampenförmige FG → offener RK 2 Integratoren 1/s^2 - Erhöhen der Verstärkung des offenen RK Abweichung → reduziert werden (wenn stabil) - Rampenförmige FG → offener RK 2 Integratoren 1/s^2- Erhöhen der Verstärkung des offenen RK Abweichung → reduziert werden (wenn stabil)
• Beachten D-Anteil im PID-R ? - D-Anteil verstärkt Messrauschen. Filterung notwendig - D-Anteil stets destabilisierend - Bei sprungartig veränderlichen Führungsgrößen ist es sinnvoll, das D-Glied nicht auf den Regelfehler, sondern nur auf die Regelgröße anzuwenden, um starke Stöße zu vermeiden. - D-Anteil verstärkt Messrauschen. Filterung notwendig - Bei sprungartig veränderlichen Führungsgrößen ist es sinnvoll, das D-Glied nicht auf den Regelfehler, sondern nur auf die Regelgröße anzuwenden, um starke Stöße zu vermeiden.
• Was ist eine Regelung? Eine Regelung führt auf Grund von Messungen autom atisch Eingriffe in einem System durch, um einen gewünschten Systemzustand zu erreichen oder zu bewahren.
• Was ist ein Dynamisches System? (3 Antworten) - Dynamische Systeme haben einen oder mehrere Eingänge und ein zeitliches Verhalten. - Es ist homogen, da das Ausgangsverhalten nur vom Anfangszustand des Systems und               dessen Eingangssignalen und nicht vom Anfangszeitpunkt abgängig ist.  - Energie und Massenspeicher bestimmen die Abhängigkeit der Ausgangssignale von den             Eingangssignalen. 
• Was ist ein Stabiles System? Tipp: BIBO (2 Antworten mit Unterpunkt) - Stabile Systeme haben bei Anregungen mit beschränkten Eingangsgrößen auch beschränkte     Ausgangsgrößen  - Stabile Systeme haben einen Endwert  von 0 auf 1 (Lichtschalter) von 0 auf 100% (Wasserkocher)
• Was bedeutet BIBO? Bounded Input, Bounded Output
• Hat ein Stabiles System einen Endwert? Ja
• Was ist ein Instabiles System? Instabile Systeme haben bei Anregungen mit beschränkten Eingangsgrößen, unbeschränkte Ausgangsgrößen.
• Wie lassen sich Dynamische Systeme näherungsweise beschreiben? (Tipp: Stelleingriffe) Dynamische Systeme lassen sich näherungsweise durch mathematische Modelle beschreiben Regeleinrichtungen - passend zum mathematischem Modell - können über die Stelleingriffe den zeitlichen Verlauf der Ausgangsgröße beeinflussen. 
• 1) Wie kann die Ausgangsgröße einer Regeleinrichtung beeinflusst werden? 2) Was genau wird beeinflusst? 1) Über Stelleingriffe. 2) Stelleingriffe beeinflussen den zeitlichen Verlauf der Ausgangsgröße. 
• Welche Elemente gibt es in einem Regelkreis? (5 Elemente mit Abkürzungen) w(t) = Führungsgröße x(t) = Regelgröße z(t) = Störgröße e(t) = Regeldifferenz y(t) = Stellgröße
• Was bedeuten die Abkürzungen? w(t) ; x(t) ; z(t) ; e(t) ; y(t) w(t) = Führungsgröße x(t) = Regelgröße z(t) = Störgröße e(t) = Regeldifferenz y(t) = Stellgröße
• Was ist das Grundprinzip einer Regelung? Nennen sie zwei Regelungen. (2 Sätze mit 2 Unterpunkten) Tipp: Rückkopplung; Soll-Ist-Wert-Vergleich Grundprinzip einer Regelung ist die Rückkoplung der Regelgröße durch eine Messung. Die Rückkopplung ermöglicht den Soll-Ist-Wert-Vergleich, sodass der Regler die Stellgröße so anpassen kann, das die Regelgröße den gewünschten Verhalten folgt. Festwert- oder Störgrößenregelung Führungsgrößen- oder Folgenregelung
• Was ist die Festwert- bzw. Störgrößenregelung? Nennen Sie ein Beispiel. Die Führungsgröße ist meist Konstant und die Störgrößen sollen keinen Einfluss auf die Regelung haben.  Beispiel: Tempomat
• Was ist eine Führungsgrößen- bzw. Folgeregelung? Nennen Sie ein Beispiel Die Regelgröße sollte möglichts schnell und genau der Führungsgröße folgen. Beispiel: Windkraftanlagen
• Definition: Führungsgröße 2 Versionen Größe, die der Regeleinrichtung von außen zugeführt wird und die der Regelgröße folgen soll. Wert/Größe, die Vorgegeben wird und der der Regelgröße entsprechen soll. 
• Definition: Störgröße Von außen auf ein System einwirkende Größe, die die beabsichtigte Beeinflussung der Steuerrung bzw. Regelung behindert und entsprechenden Einfluss auf die Regelgröße hat.
• Definition: Regelgröße Messbare Ausgangsgröße der Regelstrecke, auf die eine oder mehrere Stellgrößen wirken
• Definition: Stellgröße Ausgangsgröße der Regeleinrichtung, die auch eine Eingangsgröße der Regelstrecke ist. 
• Definition: Regeldifferenz (+ Formel) Differenz zwischen Führungsgröße und Rückführgröße. e=w-r
• Definition: Messen Die zu regelnde Größe. Die Regelgröße wird mit Sensoren gemessen oder aus anderen gemessenen Größen berechnet.
• Definition: Vergleichen Der Istwert der Regelgröße xm(t) wird mit dem Sollwert der Regelgröße w(t) verglichen, indem die Differenz aus Sollwert und Istwert gebildet wird. Diese Operation liefert die Regelabweichung e(t)=w(t)-wm(t). Der Sollwert der Regelgröße wird auch Führungsgröße genannt.
• Definition: Stellen Aus der Regelabweichung berechnet der Regler eine Stellgröße y(t), die über ein Stellglied auf den zu regelnden Prozess und damit auf die Regelgröße wirkt. 
• Definition: Regelung (3 Stichworte mit 3 Unterpunkten) Tipp: geschlossener oder offener Wirkungsablauf? Regelgröße?; Korrektur?; Modell?; Störgrößen? Inverse? geschlossener Wirkungsablauf (Rückführung) ständige Erfassung der Regelgröße korrektur der Stellgröße durch Soll-Ist-Wert-Vergleich ein sehr gutes Modell der Regelung muss nicht vorhanden sein auch unbekannte Störgrößen können berücksichtigt werden#der Regler einer Regelung besteht nicht aus der inversen Streckengleichung
• Definition: Steuerung (4 Stichwörter mit 3 Unterpunkten) Tipp: Wirkungsablauf?; Störgrößen?; Wirkung?; Signalübertragung?; Modell?; Berücksichtigung von?; Inversen? offener Wirkungsablauf auf unbekannte und nicht messbare Störgrößen kann nicht reagiert werden die Wirkung des Stellens wird nicht gemessen Signalübertragung ist nur in eine Richtung ein sehr gutes Modell der Regelstrecke muss vorhanden sein nur bekannte Störgrößen können berücksichtigt werden der Regler einer Steuerung besteht aus der inversen Streckengleichung
• Definition: Hilfsenergie Hilfsenergie sind nur im offenem System zu finden, da diese von außen in ein System hinzugefügt werden muss. Geschlossene Systeme laufen inschlssig ab. 
• Definition: Regelstrecke (Prozess) Funktionseinheit, die enstrpechend der Regelungs- oder Steuerungsaufgabe beeinflusst wird. 
• Definition: Regler Funktionseinheit aus Vergleichsglied und Regelglied zur Durchführung einer festgelegten Regelaufgabe (Controller).
• Definition: Wirkungsplan Symbolosche Darstellung der Wirkungsabläufe in einem System durch Blöcke, Additions- und Verzweigungstellen, de durch Wirkungslinien verbunden sind. (funktional diagramm)
• Übertragungsfunktion: P-Glied G(s) = Kp Kp: beliebige positive oder negative Konstante
• Übertragungsfunktion: I-Glied G(s) = Ki/s Ki: Integrierbeiwert
• Übertragungsfunktion: D-Glied G(s) = KD*s KD: Differenzialbeiwert
• Übertragungsfunktion: PT1-Glied G(s) = K/(1+T*s) K: Übertragungsbeiwert T: Zeitkonstante
• Übertragungsfunktion: PT2-Glied G(s) = K/(1+(2D/w0)*s+(1/w02)+s2) K: Proportionalbeiwert w0: Kennkreisfrequenz D: Dämpfungsgrad
• Übertragungsfunktion: Tt-Glied G(s) = e-Tt*s T = Transport-Totzeit

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