Elektrotechnik: Proportionalbeiwert / Die Regelung mit einem P-Regler?

1 Antwort

Der Regelkreis bestehe aus folgenden Teilsystemen:

G(s) - Übertragungsfunktion des zu regelnden Prozesses (ggf. Stellglied inkludiert)

R(s) - Übertragungsfunktion des Reglers

M(s) - Übertragungsfunktion des Messgliedes

Die Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises (Fehlerübertragung/Sensitivitätsfunktion) folgt dann aus den Zusammenhängen:

(i) E(s) = W(s) - M(s)*X(s)

(ii) X(s) = G(s)*R(s)*E(s)

--> (1 + M(s)*G(s)*R(s))*E(s) = W(s) (iii)

durch umstellen von (iii) zu

(iv) S(s) = 1/(1 + G(s)*R(s)*M(s)) = E(s)/W(s)

Aufgabe 1)

Die stationäre Regeldifferenz e(inf) folgt mittels des Endwertsatzes zu

(v) e(inf) = lim(s --> 0){ s*E(s) } = lim(s --> 0){ s*S(s)*W(s) }

Handelt es sich bei der Führungsgröße um einen Sprung der Höhe H, so gilt:

W(s) = H/s

und damit durch Einsetzen in (v) dann

(vi) e(inf) = H*S(s = 0)

was dem absoluten Fehler entspricht. Der relative stationäre Fehler folgt dann zu

(vii) ess = e(inf)/H = S(s = 0)

Einsetzen des Ausdruckes für S(s) aus (iv) in (vii) liefert somit:

(viii) ess = 1/(1 + G(0)*R(0)*M(0))

Hier folgt also mit:

G(0) = Kps

M(0) = Kpm

R(0) = Kpr

ess = 0.05 = 5%

durch Einsetzen in (viii) dann

0.05 = 1/(1 + Kps*Kpm*Kpr)

Und damit durch umstellen:

Kpr = ((1/0.05) - 1)/(Kpm*Kps)

die gesuchte statische Verstärkung des Reglers R(s), Kpr.

Aufgabe 2)

Für W(s) = H/s , einem Sprung der Höhe H, folgt analog wie zuvor auch mit dem Endwertsatz für den Endwert von X(s)

(ix) x(inf) = lim(s --> 0){ s*X(s) } = lim(s --> 0){ s*T(s)*W(s) }

wobei T(s) die Führungsübertragungsfunktion ist. Diese folgt mit

(x) X(s) = G(s)*R(s)*E(s)

(xi) E(s) = S(s)*W(s)

entsprechend zu

(xii) X(s) = G(s)*R(s)*S(s)*W(s) = T(s)*W(s) ---> T(s) = G(s)*R(s)*S(s)

Einsetzen in (ix) und durchführen des Grenzwertüberganges liefert dann

(xiii) x(inf) = G(0)*R(0)*S(0) * H

und damit dann final die gesuchte Höhe H des Sprunges der Führungsgröße zu

(xiv) H = x(inf)/(G(0)*R(0)*S(0))

Hier folgt also dann mit:

G(0) = Kps

M(0) = Kpm

R(0) = Kpr

x(inf) = n

--> H = n/[KpsKpr/(1 + Kps*Kpm*Kpr)]

Aufgabe 3)

Hier ist nicht ganz klar wo das T2 auftaucht? Wird das Messglied nun als Tiefpass (PT1) mit Zeitkonstante T2 modelliert, oder wird der Regler erweitert, oder soll man das ganze für zwei verschiedene Zeitkonstanten für den Motor berechnen? Wenn du mir das beantworten kannst, dann würde ich dann noch die Aufgabe 3 vorrechnen ... .

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Studium der Elektrotechnik (Energie, Automatisierung)