Digitale Regelungen

  • Typ: Vorlesung
  • Semester: Wintersemester 23/24
  • Ort:

    Präsenz 40.32 Rudolf-Plank-Hörsaal (RPH)

  • Zeit:

    Mo. 14:00 - 17:15 Uhr
    Termine 2023:  23.10., 06.11., 20.11., 04.12., 18.12.
    Termine 2024:  08.01, 22.01.

  • Dozent:

    Prof. Dr.-Ing. Michael Knoop
    M.Sc. Nils Rack

  • SWS: 2 h
  • Hinweis:

    Sprache: deutsch

Prüfung

Die Prüfung findet mündlich statt.

Die zwei möglichen Termine sind:
Montag 26.02.2024 und Montag 25.03.2024
Jede Prüfung dauert 30 Minuten.

Ablauf der Anmeldung:
 1.  Anmelden im Campus Management System (Anmeldeschluss 20.03.2024)
 2.  Angabe Ihres Wunschtages an info∂mrt.kit.edu via KIT E-Mail bis zum 21.02.2023
       (für den zweiten Prüfungstermin am 25.03.2024 ist eine Anmeldung bis zum 20.03.2024 möglich)
 3.  Sie bekommen eine Uhrzeit zugewiesen
 4.  Sie bestätigen den Termin

Vorlesung

In der industriellen Praxis realisiert man Regler heute überwiegend in Digitaltechnik; die Regleralgorithmen werden auf Mikroprozessoren gerechnet.Im Unterschied zu Analogreglern arbeiten Digitalregler nicht zeitkontinuierlich, sondern zeitdiskret, d. h. sie verarbeiten Daten nur zu bestimmten, zyklisch auftretenden Zeitpunkten.

Die Vorlesung führt in Methoden zur Beschreibung und Analyse von Regelungen ein, die der zeitdiskreten Arbeitsweise von Digitalreglern gerecht werden.
Beim Reglerentwurf wird einerseits an Verfahren angeknüpft, die bereits aus der zeitkontinuierlichen Betrachtung bekannt sind; diese werden auf den zeitdiskreten Fall übertragen.
Darüber hinaus wird mit dem Entwurf auf endliche Einstellzeit ein neues Verfahren vorgestellt, das auf die exakte Einstellung eines Sollwerts in endlicher Zeit zielt.

Die Vorlesung behandelt lineare Systeme mit je einer Ein- und Ausgangsgröße.

Gliederung:

  1. Einführung in digitale Regelungen
    Motivation für die digitale Realisierung von Reglern
    Grundstruktur digitaler Regelungen
    Abtastung und Halteeinrichtung
     
  2. Analyse und Entwurf im Zustandsraum
     Zeitdiskretisierung kontinuierlicher Strecken
     Zustandsdifferenzengleichung
     Stabilität - Definition und Kriterien
     Zustandsreglerentwurf durch Eigenwertvorgabe
     PI-Zustandsregler
     Zustandsbeobachter, Separationstheorem
     Strecken mit Totzeit
     Entwurf auf endliche Einstellzeit
     
  3. Analyse und Entwurf im Bildbereich der z-Transformation
    z-Transformation, Definition und Rechenregeln
     Beschreibung des Regelkreises im Bildbereich
     Stabilitätskriterien im Bildbereich
     Reglerentwurf mit dem Wurzelortskurvenverfahren
     Übertragung zeitkontinuierlicher Regler in zeitdiskrete Regler

Literatur:

  • Lunze, J.: Regelungstechnik 2, 3. Auflage, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2005
  • Unbehauen, H.: Regelungstechnik, Band 2: Zustandsregelungen, digitale und nichtlineare Regelsysteme. 8. Auflage, Vieweg Verlag, Braunschweig 2000
  • Föllinger, O.: Lineare Abtastsysteme. 4. Auflage, R. Oldenbourg Verlag, München Wien 1990
  • Ogata, K.: Discrete-Time Control Systems. 2nd edition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs 1994
  • Ackermann, J.: Abtastregelung, Band I, Analyse und Synthese. 3. Auflage, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 1988