Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Begriffsbestimmung zum Thema Begrenzen einer Stellgröße


von Torsten B. (torty)


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Hallo Gemeinde
Die letzte Regelungstechnik Vorlesung ist schon ein paar Jahrzehnte her 
und damals hat man ja eher nur gelernt, was eben musste ...
Jetzt habe ich aber mal eine Frage an die Fachleute zu einem realen 
Regelungsproblem aus einer aktuellen Bastelei. Wahrscheinlich brauche 
ich nur ein bisschen Hilfe und Fachausdrücke, um im Netz weiterzusuchen.

Folgende Überlegung:
Man stelle sich eine Kurshalte Regelung für ein Boot vor.

Im ersten Fall wird der Regler an z.B. ein Modellbauservo angeschlossen. 
Dieses hat einen begrenzten Weg zur Verfügung und wird im Allgemeinen 
auch direkt mit Winkelangaben gefüttert. Bei einer bestimmten 
Regelabweichung (Sollwert kommt vom Kompass) wird also ein bestimmter 
Rudereinschlag veranlasst (z.B.15° links), um die Kursabweichung zu 
kompensieren. Bei kleinen Kursabweichungen wird wenig korrigiert und der 
Gegensteuer Ausschlag bleibt (denke ich) konstant.

Im zweiten Fall wird das Ruder aber z.B. über Seilzüge von einem 
Elektromotor angetrieben. Diesem Motor sagt der Regler aber nur "dreh 
rechts" oder "dreh links". Vielleicht noch wie schnell ... Bleibt ein 
Regelfehler (Kursabweichung) anstehen, würde die Motorlosöung das Ruder 
also immer weiter einschlagen. Im Zweifel bis zu einem Endschalter, oder 
eben den mechanischen Grenzen des Systems.

Ich sage nicht, dass das eine der beiden Lösungen nicht funktioniert 
aber regelungstechnisch ist das doch ein Unterschied, oder?
Wie bezeichnet man diesen Unterschied?
Wo ich das hier so schreibe, klingt das mit dem Motor, so ein bisschen 
wie eine Stellgöße mit Integral-Anteil ?!?!? Gibt es Stellgrößen mit 
integralem Anteil?

Auf eine industrielle Schieber-Anwendung übersetzt, könnte man sagen:
Fall 1: der Regler öffnet den Schieber auf z.B. 20% um gegenzusteuern
Fall 2: die Regler sagt dem Schieber Motor, drehe rechtsrum, um zu 
öffnen

Vielen Dank, dass Du es bis hierher geschafft hast.
Sehr viel Geschwafel, ich weiß. Bin auch nicht sicher, ob ich meinen 
gedanklichen Knoten gut aufgeschrieben habe.

Danke für Deine Antwort.

Grüße
Torsten

Ich weiß, dass es 1M Treffer zum Thema Autopilot im Netz gibt. Das ist 
aber nicht meine Frage ;-)

: Bearbeitet durch User
von Mathias W. (lotstation)


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Fall1: der Regler gibt eine Stellgrösse % oder Grad an das Servo, das 
mit EIGENEM Positionierregler ausgestattet ist und diesem folgt.

Fall2: der Regler gibt nur + oder - (bzw. R/L Befehle) an einen Motor, 
der dann solange läuft wie der Befehl ansteht und mit der 
Geschwindigkeit, die der Amplitude des Befehls entspricht. Die 
Rückkopplung erfolgt über den Kompass (Regler).

Der Unterschied ist, wo der Positionierkreis ist und ob überhaupt einer 
vorhanden ist.
Der Motor (E-Motor oder Servomotor) hat ein I-Verhalten: er läuft 
solange wie er Spannung (Hydraulik-Druck) hat und so schnell wie es der 
Spannungshöhe entspricht.

Dein Missverständnis liegt im Fall 2: "Diesem Motor sagt der Regler aber 
nur "dreh rechts" oder "dreh links". Vielleicht noch wie schnell ... 
Bleibt ein Regelfehler (Kursabweichung) anstehen, würde die Motorlosöung 
das Ruder also immer weiter einschlagen." Nicht ganz, der Regler sagt 
dem Motor auch wie lange! Dahinter verbirgt sich des Reglers Verhalten 
(PID).

In der industriellen Prozessregelung sind beide Varianten verbreitet:
Fall 1: Ein Druckregler gibt 0...100% Stellbefehl an einen el-hydr. 
Wandler, der die Kraftverstärkung leistet und den Stellbefehl in eine 
Position wandelt, die ihrerseits den Druck beeinflusst.
Es handelt sich um 2 kaskadierte Regelkreise: Druck UND Position. 
Aufwendiger, bietet aber mehr Möglichkeiten zu einer hohen Regelgüte.

Fall2: Derselbe Regler gibt + oder - Befehle mit längerer oder kürzerer 
Dauer an ein Stellorgan, das denen blind folgt und auch den Druck 
beeinflusst.
Es handelt sich um 1 Regelkreis: nur Druck. Einfacher (cheap 'n dirty) 
aber erfüllt auch seinen Zweck.

Literatur: z.B.: Mann/Schiffelgen: Einführung in die Regelungstechnik, 
Carl-Hanser-Verlag.

Beste Grüsse

von Torsten B. (torty)


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Mathias
Vielen Dank für Deine Ausführungen.  Ich glaube jetzt etwas besser zu 
verstehen. Das mit den verschachtelten Regelkreisen kam mir auch 
zwischenzeitlich kurz in den Sinn .

Ich lese mich mal weiter schlau.

Danke für Deine Mühe
Torsten

von askari (Gast)


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xcvbnm wandelt Torstens Beitrag #6636926 etwas ab:
> reales Regelungsproblem aus einer aktuellen Bastelei:
> Kurshalte Regelung für ein Boot,

Trifft denn dies (na, sagen wir halt: mein Gedankenspiel)
überhaupt zu? Das geht leider nicht ganz gesichert hervor
aus Deinen (ansonsten schon nicht üblen) Beschreibungen.

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