Regelungstechnik 1 Praktikum 1 Versuch 5.1 Reglereinstellung mit Rechnersimulation 1.1 Allgemeines In diesem Versuch sollen ausgehend von einer optimalen Reglereinstellung die Einflüsse der Reglerparameter auf das Regelverhalten getrennt voneinander untersucht werden. Für 2 verschiedene Strecken ist jeweils ein Regler auszuwählen und für optimales Führungs- und Störverhalten einzustellen. Zur Untersuchung des Einflusses der Reglerparameter wird jeweils ein Parameter verändert und dann die Änderung des Regelergebnisses betrachtet und bewertet. Hinweis: Beachten Sie, dass Matlab das Ergebnis nur über ein gewisses Intervall berechnet und somit zum Beispiel die bleibende Regelabweichung nicht als 0 angezeigt wird. Melden Sie sich zunächst am Versuchsrechner mit dem Benutzernamen „rgl1.stu“ und dem Passwort „rgl1“ an. 1.2 Versuchsaufbau Nach dem Starten des Simulationsprogrammes MATLAB muß im sich öffnenden (Haupt-)Fenster 'versuch5 <ENTER>' eingegeben werden. Daraufhin sollte sich folgendes Fenster öffnen: Versuch 5 Strecke Wirkungsplan S Regler 1 Wirkungsplan R Strecke Übergangsfunktion S Regler 1 Übergangsfunktion R Strecke Strecke Bode -Diagramm S Pol-/Nullstellen S Regler 1 Regler 1 Bode -Diagramm R Pol-/Nullstellen R Strecke geregelt Strecke geregelt Ortskurve G 0 Bode -Diagramm G 0 Strecke geregelt Strecke geregelt Strecke geregelt Übergangsfunktion G Bode -Diagramm G Pol-/Nullstellen G Regler 2 Regler 2 Regler 2 Regler 2 Wirkungsplan R 2 Übergangsfunktion R 2 Bode -Diagramm R 2 Pol-/Nullstellen R 2 Strecke geregelt Strecke geregelt Vergleich Ortskurve G 0 Vergleich Bode -Diagramm G 0 Strecke geregelt Strecke geregelt Strecke geregelt Vergleich Übergangsfunktion G Vergleich Bode -Diagramm G Vergleich Pol-/Nullstellen G Durch Doppelklicken auf ein Symbol werden in einem zusätzlichen Fenster die entsprechenden Bilder bzw. Diagramme dargestellt. Um Werte zu ändern, müssen Sie zuerst den zugehörigen Wirkungsplan öffnen. reg1_p5.docx Technische Hochschule Mittelhessen 03/15 Prof. Dr.-Ing Peter Schmitz Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 5.2 Hinweis: Dezimalzahlen müssen mit Punkt (z.B. 2.5) eingegeben werden. Zuordnung der Farben in den angezeigten Zeitverläufen: gelb Strecke ohne Regler blau Regler 1 allein bzw. Führungsverhalten mit Regler 1 magenta Regler 2 allein bzw. Führungsverhalten mit Regler 2 grün Störverhalten mit Regler 1 rot Störverhalten mit Regler 2 Für die Darstellung Ihrer Ergebnisse und die Erleichterung der Diskussion können Screenshots der der Übergangsfunktion, Bode- Diagramme, etc. hilfreich sein. Bringen Sie dazu einen USB-Stick zum Versuchstag mit. reg1_p5.docx Technische Hochschule Mittelhessen 03/15 Prof. Dr.-Ing Peter Schmitz Regelungstechnik 1 Praktikum 2 Versuch 5.3 Versuchsdurchführung 2.1 Regelstrecke 1 Als Regelstrecke ist zuerst die Strecke 1 mit K1 = 0,8 und T1 = 2,5 s; K2 = 1 und T2 = 0,2 s; K3 = 1 und T3 = 0,2 s geladen. Überprüfen Sie die Einstellwerte. Bild 2.1: Regelstrecke 1 2.1.1 Einstellen Regler 1 Versuchen Sie anhand der Informationen aus der Vorlesung je eine für Führungs- und Störverhalten optimale Einstellung zu finden. Als Regler wird zweckmäßigerweise zuerst ein PID-Regler gewählt, dessen ggf. nicht gewünschte Komponenten durch entsprechendes Setzen der Parameter ausgeblendet werden. Das Ändern der Parameter kann nach einem Doppelklick auf das zugehöroge Symbol vorgenommen werden. Führung: KP = Ti = Td = Störung: KP = Ti = Td = 2.1.2 Einstellen Regler 2 Übertragen Sie Ihre optimale Reglereinstellung für das Führungsverhalten von Regler 1 nach Regler 2. Verändern Sie ausgehend von der gefundenen optimalen Einstellung jeweils einen Einstellparameter in beide Richtungen um ca. 20 - 30 %. Tragen Sie die eingestellten Werte in die Tabelle ein. Beobachten Sie die Auswirkungen auf Übergangsfunktion G, Ortskurve G0, Bodediagramm G0 und G, P/N-Diagramm. Bestimmen Sie die angegebenen Werte und notieren Sie ggf. sonstige Auffälligkeiten. Für das Protokoll und die Auswertung ist es hilfreich entsprechende Auswirkungen als Screenshot zu speichern und in der Diskussion einzubringen. -% KP +% -% Ti +% -% Td +% ts tsr em Gm m D 0 reg1_p5.docx Technische Hochschule Mittelhessen 03/15 Prof. Dr.-Ing Peter Schmitz Regelungstechnik 1 Praktikum Versuch 5.4 2.2 Regelstrecke 2 Zum Ändern der Strecke auf Strecke 2, müssen Sie folgende Schritte durchführen: 1. Löschen des 3. PT1-Elementes von Strecke 1 durch einfaches Anklicken und 'Entf' drücken 2. Öffnen der Bibliothek RGL1 durch Eingabe 'rgl1 <ENTER>' im Hauptfenster 3. Ziehen des Integrierers aus dem Fenster 'rgl1' ins Fenster 'strecke' an die Stelle des gelöschten Elementes. Die Verbindungen bilden sich bei genauem Zielen automatisch. Überprüfen Sie die Einstellwerte K1 = 0,8 und T1 = 2,5 s; K2 = 1 und T2 = 0,2 s; KI = 1 s. Bild 2.2: Regelstrecke 2 2.2.1 Einstellen Regler 1 Versuchen Sie anhand der Informationen aus der Vorlesung je eine für Führungs- und Störverhalten optimale Einstellung zu finden. Führung: KP = Ti = Td = Störung: KP = Ti = Td = 2.2.2 Einstellen Regler 2 Verfahren Sie analog 2.1.2. -% KP +% -% Ti +% -% Td +% ts tsr em Gm m D 0 reg1_p5.docx Technische Hochschule Mittelhessen 03/15 Prof. Dr.-Ing Peter Schmitz Regelungstechnik 1 Praktikum 3 Versuch 5.5 Auswertung der Versuche 1. Wie unterscheiden sich jeweils qualitativ die Werte der Einstellungen für Führung und Störung? 2. Wie unterscheiden sich qualitativ die Einstellungen für die beiden Streckentypen? Wodurch kommen die Unterschiede zustande? 3. Welche Auswirkungen auf das Regelverhalten können Sie den Änderungen der Reglerparameter zuordnen? Ergeben sich hier Unterschiede bezüglich der Streckentypen? reg1_p5.docx Technische Hochschule Mittelhessen 03/15 Prof. Dr.-Ing Peter Schmitz
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