Einstellung von Regelparametern

FAQ #101571

 

Es existieren unterschiedliche Strategieen um zu optimalen Regelparametern zu gelangen.
Zwei davon sollen hier beschrieben werden:


Schwingungsmethode nach Ziegler und Nichols
Zunächst wird der Integralanteil deaktiviert (Ti = 100000,0 sec). Die Verstärkung des Reglers Kp wird nun sukzessive solange vergrössert bis der Regelkreis zu schwingen an fängt. Diesen Verstärkungsfaktor reduziert man um etwa 10..15%. Als nächstes wird der Intergalanteil auf vergleichbare Weise ermittelt. Der Einfluss des Integralanteiles wird schrittweise vergrössert, durch verkleinerung des Wertes Ti. Dies erfolgt ebenfalls so lange, bis der Regelkreis an fängt zu schwingen. Diese Zeit Ti wird anschliessend wieder um ca. 10..15% vergössert.

Die beiden so ermittelten Regelparameter Kp und Ti bewähren sich vor allen, auf gut regelbaren Strecken mit kleiner Totzeit.


Auswertung der Sprungantwort nach Chien, Hrones und Reswick
Die Auswertung der Sprungantwort liefert günstigere Regleparameter als das Verahren nach Ziegler und Nichols. Das nicht nur für Änderungen der Führungsgrösse, sondern auch für Änderungen in der Störgrösse. Ausserdem können mit diesem Verfahren auch Regelparameter für kritischere Regelstrecken ermittelt werden, die nach Ziegler und Nichols nur schwer realisierbar sind.

Zuerst muss eine Sprungantwort aufgenommen werden. D.h. man logt die Raumtemperatur mit und gibt einen Stellsignalsprung vor. Der Stellsignalsprung sollte im Bereich des Arbeitspunktes liegen. Um Beispielsweise eine Raumteperatur von 22°C aus zu regeln, sind etwa 50% Stellsignal erforderlich. Für den Stellsignalsprung bietet sich in dem Fall ein Sprung von 30% auf 70% an. Vor dem Sprung muss der Raum im thermischen Gleichgewicht sein. Das bedeutet es hat sich bei 30% Stellsignal eine stabile Raumtemperatur eingepegelt. Nach dem Sprung lässt man das 70% Stellsignal so lange an stehen, bis sich auch hier wieder eine stabile Raumtemperatur eingestellt hat. Aus der Sprungantwort lassen sich die beiden Zeiten Tu und Tg ablesen. Hierzu ist es erforderlich in den Wendepunkt des Temperaturanstieges die Wendetangente an zu legen. Das genaue Ablesen der Zeiten ist aus der Grafik (Folgeseite) ersichtlich.

Aus den beiden Zeiten Tu und Tg lassen sich die Regelparameter ableiten.

Kp = y/t * Tg/Tu * 0,35

Ti = 1,2 * Tg

In einigen Geräten wird in den Regelparemetern anstelle der Verstärkung Kp das Proportionaband Xp verwendet. Das Proportionalband verhällt sich zur Verstärkung wie folgt:

Xp = 100% / Kp


Beispiel:

Tu = 10 min ; Tg = 47 min ; y = 70% - 30% = 40%  ,  t = 24,4°C – 20,8°C = 3,6K

Kp = y/t * Tg/Tu * 0,35 = 40%/3,6K * 47min/10min * 0,35 = 18,27

Ti = 1,2 * Tg = 1,2 * 47 min = 3384 sec






Die hier beschriebenen Verahren lassen sich selbstverständlich nicht nur bei Raumregelungen ein setzen, sondern bei beliebigen Regelstrecken. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die beschriebenen Massnahmen ohne Beschädigung der Regelstrecke erfolgen können. So sind z.B. die Maximalwerte der Regelgrösse zu beachten


Sprungantwort aufnehmen
Für die Aufzeichnung der Sprungantwort bietet sich die HD-Log Funktionalität der PCD Steuerungen an. Mit deren Hilfe lassen sich der Temperaturverlauf auf einfache weise in einer csv Datei im Filesystem Speichern. Die csv Datei kann anschliessend sehr komfortabel auf dem PC mittels Excel ausgewertet werden. So erlangt man mit wenig Aufwand die für die Berechnung der Regelparamerter erforderlichen Daten aus der Analge.