Kennwerte der Regelstrecke

Ermitteln des Zeitverhaltens aus der Sprungantwort

Das Zeitverhalten der Regelstrecke kann durch den zeitlichen Verlauf des Istwerts x nach sprunghafter Änderung des Ausgangswerts y ermittelt werden. Die meisten Regelstrecken sind Regelstrecken mit Ausgleich.

Das Zeitverhalten lässt sich näherungsweise durch die Größen Verzugszeit T_u, Ausgleichszeit T_g und Maximalwert X_max festlegen. Die Größen werden durch Anlegen von Tangenten an den Maximalwert und an den Wendepunkt der Sprungantwort ermittelt. Die Aufnahme der Übergangsfunktion bis zum Maximalwert ist in vielen Fällen nicht möglich, weil der Istwert bestimmte Werte nicht überschreiten darf. Dann wird die Anstiegsgeschwindigkeit v_max zur Identifikation der Regelstrecke verwendet (v_max = Δ_x/Δ_t).

Die Regelbarkeit der Regelstrecke lässt sich abschätzen aus dem Verhältnis T_u/T_g bzw. T_u × v_max/X_maxEs gilt:

Streckentyp	T_u / T_g	Regelbarkeit der Regelstrecke
I	< 0,1	gut regelbar
II	0,1 bis 0,3	noch regelbar
III	> 0,3	schwer regelbar

Einfluss der Totzeit auf die Regelbarkeit einer Regelstrecke

Eine Regelstrecke mit Totzeit und Ausgleich zeigt folgendes Verhalten auf einen Sprung des Ausgangswerts.

T_t	Totzeit
T_u	Verzugszeit
T_g	Ausgleichszeit
y	Ausgangswert
x	Istwert

Die Regelbarkeit einer Regelstrecke mit Totzeit und Ausgleich wird durch das Verhältnis von T_t zu T_g bestimmt. T_t muss klein sein gegenüber T_g. Es muss gelten:

T_t/T_g ≤ 1

Reaktionsgeschwindigkeit von Regelstrecken

Nach folgenden Werten lassen sich Regelstrecken beurteilen:

T_u < 0,5 min, T_g < 5 min = schnelle Regelstrecke

T_u > 0,5 min, T_g > 5 min = langsame Regelstrecke

Kennwerte einiger Regelstrecken

Physikalische Größe	Regelstrecke	Verzugszeit T_u	Ausgleichszeit T_g	Anstiegsgeschwindigkeit v_max
Temperatur	kleiner, elektrisch beheizter Ofen	0,5 bis 1 min	5 bis 15 min	bis 60 K/min
	großer, elektrisch beheizter Glühofen	1 bis 5 min	10 bis 20 min	bis 20 K/min
	großer, gasbeheizter Glühofen	0,2 bis 5 min	3 bis 60 min	1 bis 30 K/min
	Destillationskolonne	1 bis 7 min	40 bis 60 min	0,1 bis 0,5 °C/s
	Autoklaven (2,5 m³)	0,5 bis 0,7 min	10 bis 20 min	keine Angabe
	Hochdruck-Autoklaven	12 bis 15 min	200 bis 300 min	keine Angabe
	Dampfüberhitzer	30 s bis 2,5 min	1 bis 4 min	2 °C/s
	Spritzgießmaschinen	0,5 bis 3 min	3 bis 30 min	5 bis 20 K/min
	Extruder	1 bis 6 min	5 bis 60 min
	Verpackungsmaschinen	0,5 bis 4 min	3 bis 40 min	2 bis 35 K/min
	Raumbeheizung	1 bis 5 min	10 bis 60 min	1 °C/min
Durchfluss	Rohrleitung mit Gas	0 bis 5 s	0,2 bis 10 s	nicht relevant
Durchfluss	Rohrleitung mit Flüssigkeit	keine	keine	nicht relevant
Druck	Gasrohrleitung	keine	0,1 s	nicht relevant
	Trommelkessel mit Gas– oder Ölfeuerung	keine	150 s	nicht relevant
	Trommelkessel mit Schlägermühlen	1 bis 2 min	2 bis 5 min	nicht relevant
Behälterstand (Niveau)	Trommelkessel	0,6 bis 1 min	keine Angabe	0,1 bis 0,3 cm/s
Drehzahl	Kleiner elektrischer Antrieb	keine	0,2 bis 10 s	nicht relevant
	Großer elektrischer Antrieb	keine	5 bis 40 s	nicht relevant
	Dampfturbine	keine	keine Angabe	50 min^–1
Elektrische Spannung	Kleine Generatoren	keine	1 bis 5 s	nicht relevant
Elektrische Spannung	Große Generatoren	keine	5 bis 10 s	nicht relevant

Kennwerte der Regelstrecke - PID

PID-Regelung