Regelkreise einstellen

Im Regelkreis misst ein Sensor die Regelgröße $x$ und vergleicht sie mit der Führungsgröße $w$. Die Differenz $e=w-x$ heißt Regeldifferenz. Der Regler bildet daraus die Stellgröße $y$, die über das Stellglied auf die Strecke wirkt. Störgrößen $z$ wirken von außen auf die Strecke und werden vom Regler ausgeglichen.

Ein P-Regler verstärkt die Regeldifferenz mit $K_p$. Er reagiert schnell, lässt aber bei Strecken mit Ausgleich eine bleibende Regeldifferenz zurück. Der I-Anteil summiert die Regeldifferenz über die Zeit und beseitigt sie vollständig, macht den Kreis aber langsamer und schwingfreudiger. Der D-Anteil reagiert auf die Änderungsgeschwindigkeit und dämpft, verstärkt aber auch Messrauschen. Bei verrauschten Signalen wie Durchfluss nimmt man darum oft einen PI-Regler.

Zum Einstellen nimmst du die Sprungantwort der Strecke auf. Aus der Wendetangente liest du die Verzugszeit $T_u$ und die Ausgleichszeit $T_g$ ab. Je größer das Verhältnis $T_g/T_u$, desto leichter ist die Strecke zu regeln; aus beiden Zeiten liefern Einstellregeln Startwerte für die Reglerparameter. Schwingt der Kreis dauerhaft, ist die Verstärkung zu hoch oder die Nachstellzeit zu kurz.

Zweipunktregler schalten nur Ein und Aus. Die Schalthysterese bestimmt, wie oft geschaltet wird: Eine größere Hysterese schont das Schütz, lässt die Temperatur aber stärker schwanken.