Bei der Reglerauslegung gibt es folgende wichtige Punkte zu beachten:
1. Robustheit: Ein System verändert sich. Systemparameter sind oft nicht konstant, insbesondere wenn das System älter wird oder sich z. B. die Temperatur oder andere Randbedingungen ändern. Ein Regler muss immer so ausgelegt werden, dass genügend Reserve gelassen wird, so dass das System auch bei Variation seiner Parameter noch die Ziele der Regelung erreicht. Wenn ein System z. B. nur 20% Überschwingen verträgt, dann sollten Sie es nur auf 10% Überschwingen einstellen und den Rest als Reserve lassen.
2. Schwingfähigkeit: Ein geregeltes System ist schwingfähig, wenn mindestens 2 Speicher im System enthalten sind. Ein I-Regler oder ein D-Regler zählen hier als Speicher. Da Schwingen mit höchster Priorität vermieden werden muss ist es oft hilfreich, keine Speicher in den Regler einzubauen, wenn Sie auch ohne Speicher die Ziele der Regelungstechnik erreichen.
3. Begrenzung von Systemen: Viele Systeme sind begrenzt. Ihre Ein- und Ausgangsgrößen können nicht beliebige Werte annehmen. Ein Beispiel ist der Eimer als Speicher. Seine Grenzen sind die Füllstandswerte „leer“ und „voll“. Es kann vorkommen, dass der Regler den Aktor so ansteuert, dass der Eimer voller als „voll“ werden müsste. Das kann er aber nicht. Ein Regler muss damit klarkommen, dass das System begrenzt ist. Das wird üblicherweise in der Software des Reglers abgefangen.
4. Anti-Windup: Wenn ein System einen I-Regler enthält (oder im PID-Regler KI > 0 ist), dann wird die Regelabweichung integriert (summiert). Wenn sich in dem System eine der Größen nicht frei verändern kann (z. B. durch eine Begrenzung), dann kommt es vor, dass die Regelabweichung über einen längeren Zeitraum große Werte aufweist. Wenn diese aufsummiert werden, wird der I-Anteil des Reglers immer größer. Der I-Anteil sinkt anschließend nur, wenn die Regelabweichung erneut über lange Zeit in die andere Richtung zeigt. Das bringt einen Regler aus dem Tritt. Um diesen Effekt zu minimieren, wird oft der I-Anteil eines Reglers auf einen Maximalwert begrenzt. Dieser Effekt ist schwierig zu beschreiben, Sie werden ihn im Praktikum erleben.
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