Weinmann Regelungen Analyse und technischer Entwurf

Band 1: Lineare und linearisierte Systeme
Erscheinungsjahr 2013
ISBN: 978-3-7091-3288-3
Verlag: Springer Wien
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, eBook

Der allgemeinen Breite regelungstechnischer Verfahren und Theo rien widmet sich heute ein bereits umfangreiches Schrifttum. So war für die Stoffauswahl zum vorliegenden Buch bestimmend, daß der Stoff der Häufigkeit der praktisch-industriellen Anwendung entsprechen soll, der Anwendung bei Regelkreisentwurf, betrieb licher Einstellung, Erweiterung und Verbesserung, getragen von konzentrierten Erfahrungen aus bekannten Lösungen. Weiters war für die Stoffauswahl maßgebend, welche prinzipiellen Methoden die Regelungstechnik anwendun9snah~ kennt. Bei aller Wertschätzung formaler Verfahren der Regelungstheorie werden doch die heuristischen Verfahren und das Technisch-Krea tive betont. Von ihnen wird zumeist die Innovation getragen. Überdies bestehen zur Erprobung und Realisierung innovativer Gedanken heute hervorragende Möglichkeiten: Für den Regleraufbau schnelle Elektronik, Mikroprozessoren und Prozeßrechner, für die Vorausberechnung und Dimensionierung digitale Großrechenanlagen, Taschenrechner und Hybridrechenanlagen. Eine Betonung elektroni scher Fachbereiche ist dem gebotenen Stoff nicht abzusprechen. Wichtig zur Lösung technischer Probleme sind vielfältige Ansätze und Modellvorstellungen. Sie sind oft der Zugang zur Problem lösung. Sobald danach ein formaler oder mathematischer Weg ein geschlagen werden konnte, ist es Studierenden an Technischen Universitäten und in der Praxis stehenden Diplomingenieuren möglich, die Aufgaben in allen Einzelheiten zu lösen, wie es der konkrete oder speziell gelagerte Anwendungsfall verlangt. Der praktisch tätige Regelungstechniker muß mehrere technische Disziplinen kombinieren und immer wieder auf den physikalischen Ursprung aller Komponenten zurückgreifen. Er hat auch mit allen technisch-betrieblichenSChwierigkeiten fertig zu werden. Aus diesem Grund wurde der anschauliche technisch-physikalische Hintergrund bei allen Darstellungen als wichtig angesehen.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Weinmann, Alexander

Inhaltsverzeichnis

1. Grundlagen der Dynamik regelungstechnischer Systeme.- 1.1 Allgemeine Zielsetzung der Regelungstechnik.- 1.2 Regelkreis.- 1.3 Voraussetzungen für Blockorientierung und Regelkreisbildung.- 1.4 Aufgaben der Regelungstechnik.- 1.5 Differentialgleichungen, Laplace-Transformation, Übertragungsfunktion und ihre Aufbereitung für eine regelungstechnische Systemtheorie.- 1.6 Analyse im Spektralbereich. Verknüpfung mehrerer Elemente.- 1.7 Einschleifiger Standardregelkreis.- 1.8 Sensitivitätsfunktionen für den Standardregelkreis.- 1.9 Endliche Anfangsbedingungen.- 1.10 Linearisierung.- 1.11 Regelkreis im SignalfluBdiagramm.- 2. Analyse im Zeitbereich.- 2.1 Einfache Regelkreis-Signale.- 2.2 Mehrfache Polstellen von Xa(s).- 2.3 Näherung für kleine Zeitwerte.- 2.4 Näherung für große Zeitwerte.- 2.5 Faltungsintegral und Näherung durch Faltungssumme.- 2.6 Formulierung dynamischer Systeme im Zustandsraum.- 2.7 Numerische Integrationsverfahren für Systeme von Differentialgleichungen erster Ordnung.- 3. Spezielle regelungstechnische System-Elemente.- 3.1 Rationale Übertragungselemente.- 3.2 Totzeit-Elemente.- 3.3 AllpaB-Elemente.- 3.4 Laufzeitelemente.- 4. Analyseverfahren im Frequenzbereich.- 4.1 Frequenzgang.- 4.2 Ortskurven des Frequenzganges.- 4.3 Ortskurven von typischen stabilen Regelkreis-Elementen.- 4.4 Ortskurven instabiler Regelkreis-Elemente.- 4.5 Frequenzgangs-Ortskurve des Regelkreises.- 4.6 Ermittlung von Zeitbereichssignalen aus dem Frequenzbereich.- 4.7 Bode-Diagramm.- 4.8 Phasenminimum-Beziehungen.- 4.9 Knickstellen der Schleife und des Regelkreises.- 5. Regelstrecken.- 5.1 Antriebe. Allgemeines.- 5.2 Stromrichtergespeiste Gleichstromantriebe.- 5.3 Umrichtergespeiste Asynchronmaschine.- 5.4 Thermische Regelstrecken.- 5.5 Hydraulische Regelstrecken.- 5.6Pneumatische Regelstrecke.- 5.7 Mechanische Positionsregelstrecken.- 5.8 Verfahrenstechnische Regelstrecken.- 6. Stellglieder und Verstärker.- 6.1 Gegenparallele netzgeführte Thyristorgleich/wechselrichter.- 6.2 Einstromrichter-Schaltung für GM-Umkehrantriebe.- 6.3 Umrichter für Drehfeldmaschinen.- 6.4 Stellmotoren für mechanische Positionierung.- 6.5 Stellglieder für Flüssigkeits-, Gasströme und körnige Stoffe.- 7. Sensoren und Meßumformer.- 8. Identifikationsverfahren.- 8.1 Auswertung der Sprungantwort von PDT1-Elementen.- 8.2 Auswertung der Sprungantwort von PT2-Elementen.- 8.3 Wendetangentenmethode bei PT2-Elementen.- 8.4 Auswertung der Sprungantwort von IT1-Elementen.- 8.5 Momenten-Methode an der Gewichtsfunktion.- 8.6 Identifikation mit Hilfsregler.- 8.7 Ermittlung des Frequenzganges aus verschiedenen Approximationen der gemessenen Systemantwort.- 8.8 Regressionsanalyse. Quadratische Ausgleichsrechnung.- 8.9 Anwendungen der Funktions- und Matrizenausgleichsrechnung.- 9. Regler.- 9.1 Operationsverstärker.- 9.2 Elektronischer Regler mit Operationsverstärkern.- 9.3 Sollwert-Einsteller, Parameter-Anpassung.- 9.4 Digitale Integralregler mit zählenden Bausteinen.- 9.5 Kombiniert digitale-analoge Regler.- 9.6 Regler auf Digitalrechnern einschließlich Mikrorechnern.- 9.7 Pneumatische Regler.- 9.8 Hydraulische Regler.- 9.9 Mechanische und elektromechanische Regler.- 9.10 Konstruktionsformen elektrischer Regler.- 10. Stabilität und Stabilitätsgüte.- 10.1 Stabilitätskriterium nach Routh.- 10.2 Stabilitätsbeurteilung mit Beiwertbedingungen.- 10.3 Stabilitätskriterium nach Nyquist.- 11. Wurzelortsverfahren.- 11.1 Wurzelortskurven nach der Verstärkung.- 11.2 Wurzelortskurven nach einer veränderl.Polstelle.- 11.3 Wurzelortskurven nach einerveränderl.Zeitkonstante.- 11.4 Folgerungen aus den Wurzelortsverfahren.- 12. Entwurfsverfahren.- 12.1 Gütemaße.- 12.2 Synthese durch Umkehr der Analyseformel.- 12.3 Aufhebungskompensation.- 12.4 D- und I-Kompensation.- 12.5 Polvorgabe für Zustandsregler bei Eingrößenregelungen.- 12.6 Verfahren reeller Schleifenpole und -nullstellen.- 12.7 Reglerbemessung mit Wurzelortskurven.- 12.8 Direkte Synthese des Steuersignals und Reglers.- 12.9 Bemessung eines Vorfilters.- 12.10 Betragsoptimum und Symmetrisches Optimum.- 12.11 Entwurf im Bode-Diagramm.- 12.12 Systemempfindlichkeit im Bode-Diagramm.- 12.13 Robuste Regelungen.- 12.14 Stellgrößenbegrenzung.- 12.15 StörgröBenaufschaltung (Kompoundierung).- 12.16 Sollwertaufschaltung (Vorwärtssteuerung).- 12.17 Anordnung von weiteren Regelschleifen.- 12.18 Prädiktoren für Totzeitsysteme.- 12.19 Experimentelle PI-Regler-Einstellung.- 12.20 Geräteaspekte des Entwurfs.- 12.21 Entwurf mit Unterstützung durch Rechner-Simulation.- 13. Diskrete Steuerungen.- 13.1 Karnaugh-Veitch-Diagramm.- 13.2 Übergangsmatrix, Zustandsgraph.- 13.3 Programmierbare Steuerungen.- 13.4 Anwendungen.- 14. Zuverlässigkeit, Redundanz.- 14.1 Redundanz durch Mehrfachinstrumentierung.- 14.2 Redundanz zur Minderung von Fehlauslösungen.- 14.3 Redundanz durch zyklische Verfahren.- 14.4 Zeitabhängige Funktionswahrscheinlichkeit.- Namenverzeichnis.- Verzeichnis häufig verwendeter Formelzeichen.