Frage an Regelungstechniker: Was heißt schnelle Regelung ?

Josef schrieb:
> Was heißt hier eig. schnell ? Schnell ist doch relativ, oder ?

Genau. Das muss man dann im jeweiligen Kontext sehen.

> Weiterhin ist mit einer schnellen Regelung die Hardware zu teuer, warum
> das?

Diese Aussage ist so generell ("Hardware zu teuer") definitiv falsch.

In vielen (Nichtlinearen) Systemen nimmt die Komplexitaet mit steigender 
Geschwindigkeit zu. Dies weil gewisse stabile Subprozess auf der 
Zeitskala des langsamen Reglers bereits abgeklungen sind. Moechte man 
die auch beruecksichtigen, muss man sie erst mal messen koennen, 
modellieren & parametrisieren. Und dann muss das Stellglied das auch 
noch koennen.

Als Beispiel nehmen wir eine Heizungsregelung, mit mehreren 
Zeitkonstanten. Die schnellen Zeitkonstanten kann ich vernachlaessigen 
wenn ich einen langsamen Integrator laufen lasse und eine Einschwingzeit 
vergehen lasse.
Um die schnellen Zeitkonstanten zu Beruecksichtigen brauche ich 
wahrscheinlich zusaetzliche Sensoren, die erst mal am Prozess platziert 
werden muessen, sofern die Groesse denn ueberhaupt messbar ist. Falls 
die Groesse nicht messbar ist, kann man sie modellieren, das nennt man 
dann Beobachter.

Anstelle eines PID Reglers, an dem man ein Bisschen rumschraubt, ist so 
schnell mal eine Woche weg.

@Josef (Gast)

>Was heißt hier eig. schnell ? Schnell ist doch relativ, oder ?

Ja, schnell in Relation zu den verschiedenen Zeitkonstanten einer 
komplexeren Regelstrecke.

Klassisches Beispiel ist die Kaskadenregelung von Motoren. Die kleinste 
Zeitkonstante haben die Motorwicklungen, irgendwas im Bereich von 
Mikrosekunden. Darum ist die Stromregelung eines Motors immer die 
schnellste, innere Regleschleife. Deutlich träger sprich langsamer ist 
die Drehzahl, dort hängt ja auch ordentlich Massenträgheit dran, da geht 
es eher um Millisekunden. Also greift dort die Drehzahlregelung. Noch 
langsamer ist dann die Positionsregelung (denn die Position ist das 
Integral der Drehzahl), beispielsweise beim Kopf eines Scanners, 
Tintenstrahldruckers etc. Da geht es eher um Dutzende und mehr 
Millisekunden.

Wenn man das NICHT mit einer Kaskadenregelung machen würde, wäre der 
Regler sehr langsam (nämlich so langsam wie die größte Zeitkonstante) 
und sehr undynamisch.

http://de.wikipedia.org/wiki/Kaskadenregelung

http://elm-chan.org/works/smc/report_e.html

>Weiterhin ist mit einer schnellen Regelung die Hardware zu teuer,

Diese allgemeine, aus dem Zusammenhang gerissene Aussage ist schlicht 
unbrauchbar.

@ Student (Gast)

>anbei würde ich auch gerne wissen, was Ihr unter leistungsfähiger
>Regelungshardware - und Software versteht?

Eben solche, die ordentlich was leisten kann. Ein einfacher OPV reicht 
sicher für ne einfache Heizungsreglung, für eine hochdynamische 
Motorregelung sicher nicht.

>Was heißt Leistungsfähig ?

Hohe Bandbreite (Geschwindigkeit), kleine Reaktionszeiten, hohe 
Genauigkeit, Flexibilität, Robustheit.

>Was für Software?

Solche, welche auf Mikrocontrollern läuft und damit eine volldigitale 
Regelung ermöglicht. Wenn diese relativ wenig CPU-Leistung benötigt und 
damit Reserven hat bzw. noch andere Funktionen auf der CPU laufen 
können, dann ist das leistungsfähig. Wo einige Leute unbedingt einen 
200MHz, 32Bit  ARM Prozessor brauchen, weil sie faul oder unfähig sind 
die Software leistungsfähig zu gestalten, reicht anderen Leuten ein 
kleiner 8 Bit Prozessor.