Institut für Mess- und Regelungstechnik (MRT)

Digitale Regelungen

  • Typ: Vorlesung
  • Semester: Wintersemester 20/21
  • Ort:

    online via Zoom, Anleitung und Link im Ilias

  • Zeit:

    Mo. 14:00 - 17:15 Uhr

    Termine 2020: 02.11., 16.11., 30.11., 14.12.2020

    Termine 2021: 11.01., 25.01., 08.02.2021

  • Beginn: 02.11.2020 - 08.02.2021
  • Dozent:

    Prof. Dr.-Ing. Michael Knoop

    M.Sc. Hauser, Felix

  • SWS: 2 h
  • LVNr.: 2137309
  • Hinweis:

    Sprache: deutsch

Die Vorlesung Digitale Regelungen wird im Wintersemester 2020/2021 ausschließlich online angeboten. Alle Informationen zur Lehrveranstaltung, Vorlesungsaufzeichnungen und Vorlesungsmaterialien finden Sie im ILIAS.

Prüfung

Die Prüfung findet am Dienstag 23.02.2021 von 12:30 - 13:30 Uhr statt. Ort der Prüfung ist der Fasanengarten-Hörsaal (HS a. F.) 50.35. Die Anmeldung erfolgt online über das "Studierendenportal des KIT" unter: https://studium.kit.edu

  • Bitte beachten: Sie haben die Möglichkeit, die Prüfungsanmeldung unter "angemeldete Prüfungen" auszudrucken. Bitte bringen Sie diesen Ausdruck als Nachweis sicherheitshalber zur Klausur mit.
  • Zur Teilnahme an der Klausur ist eine Anmeldung bis eine Woche vor der Klausur (17.02.2021, 24:00 Uhr) erforderlich. Danach ist eine Anmeldung zur Klausur nicht mehr möglich!
  • Teilnehmer, welche sich nicht über das Studierendenportal anmelden können, können sich im Sekretariat des Lehrstuhls (Geb. 40.32, Zi. 140) von 09:00 bis 11:00 Uhr und von 13:00 bis 15:00 Uhr unter Vorlage der Zulassungsbescheinigung des Prüfungsamtes anmelden.
  • Abmeldeschluss: bis zum 19.02.2021, 24:00 Uhr, online über das "Studierendenportal des KIT", danach ist eine Abmeldung bis zum Beginn der Prüfung persönlich bei der Prüfungsleitung möglich.

Die Klausur dauert 60 min und wird schriftlich durchgeführt. Sie dürfen alle schriftlichen Hilfsmittel (Vorlesungsfolien,  Mitschriften, Bücher) verwenden. Mobiltelefone oder andere  Kommunikationsmittel sind nicht erlaubt.

Hinweis: Bitte beachten Sie die aktuellen KIT Regularien für schriftliche Prüfungen. Bringen Sie bitte einen Nase/Mund-Schutz zur schriftlichen Prüfung mit.

Veranstaltungsnr. der Prüfung: 802302

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