Angenommen ich habe ich habe einen reinen P-Regler. Der Ausgangswert des
Reglers, die Stellgröße, ist dann die P-Konstante multipliziert mit der
Regelabweichung.
Die Stellgröße ist dann also immer Null, wenn die Regelabweichung Null
ist.
Das finde ich intuitiv nicht sinnvoll. Folgendes Beispiel habe ich mir
ausgedacht:
Ein Raum soll auf eine feste Temperatur geregelt werden. In dem Raum ist
eine Vorrichtung zum Heizen und Kühlen. Wenn der Raum nun perfekt
isoliert ist, dann muss der Raum nach erreichen der Soll-Temperatur
(Regelabweichung = 0) weder gekühlt noch geheizt werden. Hier ist es
sinnvoll, dass die Stellgröße zu Null wird.
Aber wenn aus dem Raum aufgrund schlechter Isolierung ein konstanter
Wärmestrom abfließt, dann muss ständig geheizt werden, selbst wenn der
Sollwert erreicht ist und die Regelabweichung Null ist.
Da der Regler das nicht kann (er gibt dann Null vor), muss er doch
schwingen?
Intuitiv würde ich sagen wäre es besser, den Ausgangswert des Reglers
auf den Stellwert zu addieren. Dann kann der Regler Null ausspucken und
es wird trotzdem geheizt.
Was verstehe ich hier falsch?
falsch: du glaubst ein P-Regler würde dir eine feste Temperatur
einstellen. Ein P-Regler hat immer einen Fehler, ausser es ist grad
vollmond.
Wenn du wirklich eine feste Temperatur haben willst dann brauchst du
einen I-Anteil, dieser integriert so lange den fehler auf bis er null
wird oder deine Heizung nicht mehr heißer oder kälter werden kann, aber
das ist dann eine Hardwarebeschränkung.
Wenn es auchnoch schnell und ultra geil sein soll, dann brauchst du
allerdings auchnoch einen D-Anteil, der soll dafür sorgen das dein
system auf Regelfehler sehr schnell reagiert, allerdings ist das bei
etwas so langsamen wie einer Raumtemperatursteuerung total überflüssig.
Chris S. schrieb:> falsch: du glaubst ein P-Regler würde dir eine feste Temperatur> einstellen. Ein P-Regler hat immer einen Fehler
Naja, das stimmt so auch nicht ganz. Der wird dir eine konstante
Temperatur einstellen jedoch weicht diese vom Sollwert ab, da ein
P-Regler den Fehler nie zu Null machen kann (gilt natürlic nur, wenn der
Regler richtig dimensioniert ist).
P-Regler schrieb:> Womit Du gerade ganz genau bestätigt hast, daß ein P-Regler immer einen> "Fehler hat". Nämlich die bleibende Regelabweichung! ;-)
Ausser, wenn der P-Regler eine unendlich hohe Verstärkung hat...
Roy schrieb:> Chris S. schrieb:>> falsch: du glaubst ein P-Regler würde dir eine feste Temperatur>> einstellen. Ein P-Regler hat immer einen Fehler>> Naja, das stimmt so auch nicht ganz. Der wird dir eine konstante> Temperatur einstellen jedoch weicht diese vom Sollwert ab, da ein> P-Regler den Fehler nie zu Null machen kann (gilt natürlic nur, wenn der> Regler richtig dimensioniert ist).
den stellfehler hab ich ja gemeint mit meiner aussage, aber stimmt
schon, da war ich nicht sehr genau mit meiner formulierung.
0x53 0x54 0x45 0x46 0x41 0x4E schrieb:> P-Regler schrieb:>> Womit Du gerade ganz genau bestätigt hast, daß ein P-Regler immer einen>> "Fehler hat". Nämlich die bleibende Regelabweichung! ;-)>> Ausser, wenn der P-Regler eine unendlich hohe Verstärkung hat...
xD man kann alles dazu zwingen das es funktioniert
OK, habs verstanden. Mit dem P-Anteil alleine hat man immer einen Fehler
und durch den I-Anteil geht der Fehler langsam gegen Null.
Was spricht dagegen nur mit I-Anteil zu arbeiten? Ich nehme an die
Regelung ist dann langsamer. Und wenn ich den I-Koeffizienten deswegen
erhöhe dann hat das Nachteile (Schwingen) sodass ich lieber den P-Anteil
dazunehme?
ja wenn du einen reinen I regler nimmst ist deine regelung langsam.
warum willst du die regelungstechnik neu erfinden? nimm einen pi regler
und fertig.
chick schrieb:> Lernen durch diskutieren. Auch ne Möglichkeit.>> Es gäb ja noch Fachliteratur...
Es gibt immer verschiedene Ebenen auf denen man etwas verstehen kann.
Etwas intuitiv und durch Erfahrung zu verstehen ist ein Aspekt. Das
andere Extrem ist, es mathematisch exakt zu erfassen. Die erste
Möglichkeit bedeutet weniger Aufwand und ist manchmal auch besser, da
schneller, man kann im Leben ja nicht alles lernen.
Man erwartet von einem Autofahrer ja nicht, zu verstehen wie ein Auto
funktioniert. Er muss nur wissen wie er es bednutzt.
Ich bin in diesem Fall ein PID-Regler-Nutzer und die Literatur die ich
zu PID-Reglern gefunden habe ist für die Praxis kurzfristig wenig
hilfreich.
wenn es um eine derart langsame Anwendung wie eine Temperatursteuerung
in einem Raum geht, dann ist ein reiner I-Anteil voll ausreichend. Es
macht nur normalerweise keinen wirklich zusatzaufwand einen P-Regler
dazu zu nehmen. Und selbst wenn man den P-Regler schlecht dimensioniert
ist es meist immernoch besser als ihn weg zu lassen.
Thomas schrieb:> Was spricht dagegen nur mit I-Anteil zu arbeiten?
Der P-Anteil hat auch einen netten Effekt. Wenn der Istwert sich dem
Sollwert nähert, sorgt der P-Anteil dafür, dass die Stellgröße bereits
vor Erreichen des Sollwertes zurückgenommen wird. Dadurch flacht sich
der Anstieg des Istwertes ab noch ehe der Sollwert erreicht ist.
Hat man nur einen I-Anteil, dann würde der erst mit dem tatsächlichen
Erreichen des Sollwertes anfangen die Stellgröße zurückzunehmen, weil ja
erst ab dann die Fehlerterme in die Gegenrichtung zu wirken anfangen.
> Es gibt immer verschiedene Ebenen auf denen man etwas verstehen kann.> Etwas intuitiv und durch Erfahrung zu verstehen ist ein Aspekt.
Da hast du recht. Bei mir war es eine schnell geschriebene Simulation
auf dem PC um zu sehen, wie die einzelnen Teile des PI-Reglers
zusammenwirken. Ist ganz interessant zu sehen, wie der P-Anteil mit dem
Annähern des Istwertes an den Sollwert ganz zurückgenommen wird um dann
bei Erreichen desselben auf 0 abzusinken, wobei im Gegenzug der I-Anteil
sukzessive vergrößert wird um den Sollwert zu halten. Meinem Verständnis
davon, wie so ein Regler arbeitet, hat die Simulation gut getan.
das ein P-Regler immer eine Regelabweichung beibehält ist grundsätzlich
nur richtig für Regelstrecken die nicht integrierend sind. Falls man
einen P-Regler auf eine integrierende Regelstrecke (z.B. hydraulische
Lageregelung mittels einseitig oder beidseitig wirkendem Kolben)
ansetzt, ist natürlich auch eine vollständige Ausregelung des
Regelfehlers möglich. Das Ganze geht immer dann mit einem P-Regler gut,
sobald der Regler für verschiedene Istwerte nicht die Stellgrösse
liefern muss, sondern diese von z.B. der Strecke oder einer Vorsteuerung
mit Beobachter geliefert wird ...
Halbwissen über Halbwissen über Halbwissen, und die Frage des
Fragestellers ist selbst nach über 6 Jahren immer noch nicht
beantwortet. Im Grund hatte der Fragesteller nämlich mit seiner
Vermutung absolut Recht!
Ein Regler an sich ist nämlich absolut ungeeignet für das
Führungsverhalten einer Ausgangsgröße, also das Vorgeben einer
Stellgröße. Diese Aufgabe übernimmt immer eine Steuerung. Der Regler ist
lediglich dazu da, die von der Steuerung ausgegebene Stellgröße derart
zu korrigieren, dass z.B. beim Eintreten von Störungen, die
Regelabweichung verschwindet, der Ausgangs also den Wunschwert annimmt.
Wenn man wie hier in diesem Beispiel einen konstanten Wärmestrom nehme,
der dein System verlässt, dann muss die Heizung exakt diesen konstanten
Wärmestrom aufbringen, um die Temperatur auf dem gleichen Niveau zu
halten. Dieser konstante Wärmestrom muss im Voraus mathematisch
berechnet (oder empirisch ermittelt) werden. Dieser Wärmestrom wird dann
in der Steuerung eingestellt. Sollte der tatsächliche Wärmestrom
schwanken, dann erst tritt der Regler in Kraft und verändert den von der
Heizung aufgebrachten Wärmestrom, indem der Ausgang des Reglers auf den
Ausgang der Steuerung addiert wird (eingeschlossen den Fall eines
negativen Reglerausgangs).
Hätte man keine konstante Wärmestromvorgabe, würde bei jedem primitiven
Regler (also vollkommen egal ob P, I, PI, PD oder PID) das System
schwingen. Denn angenommen die Solltemperatur wäre erreicht, wäre die
Regelabweichung gleich Null und damit auch der Eingang des Reglers. Da
der Ausgangs des Reglers (in diesem Fall der Wärmestrom der Heizung)
direkt abhängig ist vom Eingang, würde die Heizung ausschalten. Dadurch
wird es wieder kälter und der Regler fährt die Heizung wieder hoch.
Daran ändert auch ein I-Glied im Regler nichts.
Es wird für ein gutes Führungsverhalten stets eine Steuerung benötigt.
Für ein gutes Störverhalten hingegen wird immer zusätzlich eine Regelung
benötigt. Diese Anordnung nennt sich Zwei-Freiheitsgrade-Regelung.
Ein reiner Regler ist nur für Regelaufgaben geeignet, bei denen die
Stellgröße im Normalfall sowieso Null sein soll, also wenn um
mathematische Ruhelagen des Systems geregelt werden soll. In diesem Fall
würde eine theoretische Steuerung also nichts zur Stellgröße beitragen.
Was eine Ruhelage ist, hängt dabei von der Systembeschreibung und den
gewählten Zustandsgrößen ab.
Beispiel: Soll ein Regler entworfen werden, der eine Drohne um eine
Achse immer in der Ruhelage (horizontal) halten soll, und man betrachtet
die Geschwindigkeitsdifferenz der Motoren auf beiden Seiten der Achse
als Stellgröße, so ist diese im Normalfall immer Null. Lediglich wenn
Störungen (wie Wind) auftreten, wird diese ungleich Null und der Regler
greift ein.
Das Beispiel hier hingegen erfordert bei konstantem Wärmestrom, der das
System verlässt, auch eine konstante Stellgröße für die Heizung. Diese
konstante Stellgröße liefert der Regler aber nicht!
Wenn in diesem Fall alle Störungsgrößen (also alle Wärmeströme) gemessen
werden können und das System perfekt bekannt ist (also man genau weiß,
wie man die Heizung einzustellen hat, damit ein exakter Wärmestrom exakt
von der Heizung erzeugt wird) wird sogar gar keine Regelung notwendig.
Erst wenn eine weitere, nicht messbare Störgröße (in diesem Fall ein
weiterer, aber nicht messbarer Wärmestrom fließt), wird eine Regelung
notwendig.
