Die Eigenschaften einer Regelstrecke sind durch verfahrenstechnische und maschinentechnische Gegebenheiten festgelegt und kaum zu beeinflussen. Ein gutes Regelergebnis kann nur erreicht werden durch Auswahl eines für diese Regelstrecke geeigneten Reglertyps und dessen Anpassung an das Zeitverhalten der Regelstrecke. Genaue Kenntnisse des Typs und der Kenndaten der Regelstrecke sind deshalb für die Konfiguration von P-, I- und D-Anteil des Reglers unerlässlich.
Regelstreckentypen
Regelstrecken werden klassifiziert anhand Ihres Zeitverhaltens auf die sprunghafte Veränderung des Ausgangswerts.
Folgende Regelstrecken werden unterschieden:
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Regelstrecken mit Ausgleich
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P-Regelstrecken
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PT1-Regelstrecken
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PT2-Regelstrecken
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Regelstrecken ohne Ausgleich
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Regelstrecken mit und ohne Totzeit
Regelstrecken mit Ausgleich
P-Regelstrecken
Bei Proportionalstrecken folgt der Istwert nahezu unverzögert dem Ausgangswert. Das Verhältnis von Istwert zu Ausgangswert wird angegeben durch den Proportionalbeiwert Gain der Regelstrecke.
Beispiele:
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Ventilschieber in einem Rohrsystem
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Spannungsteiler
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Untersetzung in Hydrauliksystemen
PT1-Regelstrecken
Bei einer PT1-Regelstrecke ändert sich der Istwert zunächst proportional zur Änderung des Ausgangswerts. Mit der Zeit ändert sich der Istwert langsamer ‑ also verzögert ‑ bis ein Endwert erreicht ist.
Beispiele:
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Feder-Dämpfer-System
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Ladung von RC-Gliedern
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Wasserbehälter, der mit Dampf aufgeheizt wird.
Häufig gelten gleiche Zeitkonstanten für Heiz- und Kühlvorgänge oder Lade- und Entladekurven. Unterscheiden sich die die Zeitkonstanten, wird die Regelung deutlich schwieriger.
PT2-Regelstrecken
Bei einer PT2-Regelstrecke ändert sich der Istwert bei einem Ausgangswertsprung zunächst nicht, steigt dann mit zunehmender Steigung an und strebt danach mit abnehmender Steigung dem Sollwert zu. Die Regelstrecke zeigt ein proportionales Übertragungsverhalten mit Verzögerung 2. Ordnung.
Beispiele:
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Druckregelung
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Durchflussregelung
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Temperaturregelung
Regelstrecken ohne Ausgleich
Regelstrecken ohne Ausgleich zeigen integrales Verhalten. Der Istwert strebt einen unendlich großen Wert an.
Beispiel:
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Zufluss einer Flüssigkeit in einen Behälter
Regelstrecken mit Totzeit
Eine Totzeit ist immer die Lauf- oder Transportzeit, bis eine Änderung am Systemeingang am Systemausgang gemessen werden kann.
Bei Regelstrecken mit Totzeit ändert sich der Istwert um die Totzeit verspätet.
Beispiel:
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Förderband