Kybernetischer
Regler
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Als kybernetische Regler bezeichne ich das Glied des Regelkreises, in welchem die Kompensations-Massnahme aufgrund eines Signals mit der Ist-Soll-Differenz ausgeführt wird.

Beispiel:
Bei einer Heizung wird aufgrund des Signals vom Thermostaten die Heizleistung beispielsweise durch die Oelmengenzufuhr angepasst.

Jeder Regler repräsentiert eine Übertragungsfunktion. In vielen praktischen Fällen wird ein sogenannter PID-Regler verwendet, der 3 spezifische Funktionen vereint:

  • P-Regler
  • I-Regler
  • D-Regler
  • P-Regler steht für eine proportionale Verstärkung. Die Funktion: y(N) = Kp * e(N)

    Im Beispiel:
    Die Solltemperatur (einer Heizung) u = 20. Zum Zeitpunkt 0 ist x = 18, daraus folgt e = 2, was zu einer bestimmten Vergrösserung der Ventilöffnung in der Ölzufuhr führt.

    D : Differenz (Ist - Soll)
    R : PID-Regler : y(N) = Kp * e(N) + Ki * Summe (E(N) + Kd * delta e(N)
    (proportional, integral, differential-Charakteristik
    S : x(N)+T1 * dx(N)+T2 * dx hoch2 (N) = K0 * N(y) (=Widerstand, Trägheit)

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    Die formalen Grundlagen sind unter kybernetische Simulation genauer beschrieben.


    In Bezug zur technischen Gestaltung und der zugehörigen mathematischen Werkzeuge der Regler sind folgende Ereignisse zu nennen:
    1788 James Watt: Fliehkraftregler (Zentrifugalregulator) zur Drehzahlregelung von Dampfmaschinen.
    1868 James Clerk Maxwell: Theoretische Analyse des Fliehkraftreglers.
    1911 Elmer Ambrose Sperry: Reale PID-Regler.
    1922 Nicolas Minorsky: Herleitung der korrekten mathematischen Formulierung des PID-Reglers.[1]
    1935 Elektrischer Verstärker.
    1942 Ziegler / Nichols: Einstellregeln für P-, PI-; PD-, PID-Regler.
    1945 Bode: Frequenzganganalyse
    1960 Rudolf Kalman: Kalman-Filter, Zustandsraum, Zustandsregler und Zustandsbeobachter.
    1965 Lotfi Zadeh: Fuzzy-Set-Theorie als Grundlage für spätere Fuzzy-Regler.
    1974 Günther Schmidt: Universalregler auf Mikroprozessor-Basis (Digitalregler)


     
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