In meinem Skript steht, dass ein P-Regler die Regeldifferenz nicht beseitigen kann, sondern lediglich das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsvariable darstellt und damit eine Verstärkung bedeutet. Aber wir sprechen doch immernoch von einem Regler, wieso regelt er also nichts?
Außerdem steht da, dass er zeitunabhängig arbeitet, heißt das einfach nur, dass die Ausgangsgröße sofort der Eingangsgröße folgt?
Wär super, wenn mir jemand helfen könnte. Danke!
Hallo,
In meinem Skript steht, dass ein P-Regler die Regeldifferenz
nicht beseitigen kann, sondern lediglich das Verhältnis von
Ausgangs- zu Eingangsvariable darstellt und damit eine
Verstärkung bedeutet.
Deshalb heißt er ja P-Regler - sein Ausgang ist Proportional zum Eingang. Wobei der Eingang die RegelDIFFERENZ ist, also die Differenz zwischen Soll und Ist.
Was aber kommt raus, wenn nichts reinkommt? Genau: null. Ein P-Regler gibt also nur dann einen Wert aus, wenn eine Regeldifferenz besteht. Und das bedeutet im Umkehrschluss: es muss eine Abweichung, also einen Fehler, eine Regeldifferenz geben, sonst passiert auch nichts.
Allerdings gibt es natürlich Ausnahmen. Die Regelstrecke kann ja auch einen I-Anteil enthalten. Dann gibt es unter Umständen auch bei einem P-Regeler keine bleibende Regelabweichung.
Aber wir sprechen doch immernoch von
einem Regler, wieso regelt er also nichts?
Er regelt doch. Überleg Dir halt mal, was passiert, wenn der Regler gar nicht vorhanden wäre: natürlich wäre die Reaktion auf eine Störung sehr viel größer als ohne Regler.
Außerdem steht da, dass er zeitunabhängig arbeitet, heißt das
einfach nur, dass die Ausgangsgröße sofort der Eingangsgröße
folgt?
Richtig.
Gruß
loderunner
Aber wenn er doch nur das Signal das reinkommt verstärkt wieder rausgibt, wo ist dann die Regelung? Oder heißt das einfach nur, dass der P-Regler bei einer Regeldifferenz diese zwar versucht zu reduzieren, dies aber nie so genau schafft, dass die Regeldifferenz Null ergibt?! Er kann die Regeldifferenz somit zwar verringern, aber nie beseitigen, kann ich das so verstehen? Und wieso kann er sie nicht beseitigen?
Hallo,
Aber wenn er doch nur das Signal das reinkommt verstärkt
wieder rausgibt, wo ist dann die Regelung?
Schau doch mal, was das für ein Signal ist, was da reinkommt.
Oder heißt das
einfach nur, dass der P-Regler bei einer Regeldifferenz diese
zwar versucht zu reduzieren, dies aber nie so genau schafft,
dass die Regeldifferenz Null ergibt?!
Genau. Und das nennt man dann ‚bleibende Regelabweichung‘. Der Istwert ist immer anders als der Sollwert, wenn eine Störung eingreift.
Er kann die
Regeldifferenz somit zwar verringern, aber nie beseitigen,
kann ich das so verstehen? Und wieso kann er sie nicht
beseitigen?
Es hilft alles nichts, Du musst Dir mal einen Regelkreis anschauen (z.B. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/9/9c/Einfac…) und Dir klarmachen, was eine Störung genau bewirkt. Zur Vereinfachung kannst Du davon ausgehen, dass der Sollwert Null ist und damit auch der Ausgang des Reglers (P-Regler mit der Verstärkung 1)und der Ausgang der Strecke (ebenfalls ein einfaches P-Glied mit der Verstärkung 1) - natürlich nur, bevor die Störung zuschlägt (am Eingang der Strecke). Und dann gibt es zum Zeitpunkt t=1 eine sprungförmige Störung der Größe 1 und der Dauer unendlich.
Gruß
loderunner
Hallo Fragewurm,
Nehmen wir mal einen Eimer mit Loch, eine Pumpe und einen Linearen Niveausensor.
Nehmen wir weiter an, alles sei Linear, bei 10mm Niveauunterschreitung gibt der Regler 100% Pumpenleistung aus und das Loch ist so gross, dass bei 50% Pumpenleistung der Zufluss gleich gross wie der Ausfluss ist.
Ohne Störungen wird ein Gleichgewicht bei 5mm Niveauabweichung erreicht.
Du kannst jetzt die Verstärkung erhöhen, nehmen wir mal den Faktor 10. Dann hast du 100% bei 1mm Abweichung und das Gleichgewicht bei 0.5mm.
Wie du siehst wird aber die Differenz zwischen Soll und Ist nie 0.
Praktisch kommen jetzt noch ein paar Probleme wie Schwingen/Pumpen der Regelung hinzu, welche ich bis jetzt gänzlich unterschlagen habe.
z.B. wird die Wasseroberfläche nie ganz ruhig sein, du hast immer Wellen, und wenn du die Verstärkung zu hoch wählst …
MfG Peter(TOO)
Er kann die Regeldifferenz somit zwar verringern, aber nie beseitigen,
kann ich das so verstehen? Und wieso kann er sie nicht beseitigen?
Hallo.
Ich zitiere zuerst Peter, das ist dann einfacher:
Praktisch kommen jetzt noch ein paar Probleme wie Schwingen/Pumpen der Regelung hinzu, welche ich bis jetzt gänzlich unterschlagen habe.
z.B. wird die Wasseroberfläche nie ganz ruhig sein, du hast immer Wellen, und wenn du die Verstärkung zu hoch wählst …
Der Proportionalregler läuft dem Ereignis immer hinterher, er wird nie den optimalen Zustand herstellen können.
Und jetzt kommt die Infinitessimalrechnung mit den beiden entgegengesetzten Funktionen I(ntegral) und D(ifferntial) ins Spiel, die dann entweder übersteuern oder untersteuern…
Das ganze nennt sich dann PID-Regler.
Hoffentlich hat es jetzt bei dir gefunkt und hast kapiert, dass ein P-Regler im Grunde gar nicht regeln kann. Er kann nur steuern.
Gruß
T.
Hallo,
Und jetzt kommt die Infinitessimalrechnung mit den beiden
entgegengesetzten Funktionen I(ntegral) und D(ifferntial) ins
Spiel, die dann entweder übersteuern oder untersteuern…
Ähm - ein Regelkreis kann auch mit einem simplen P-Regler über- oder untersteuern. Oder auch schwingen, ganz wie man das ganze einstellt und was es für eine Strecke ist.
Hoffentlich hat es jetzt bei dir gefunkt und hast kapiert,
dass ein P-Regler im Grunde gar nicht regeln kann. Er kann nur
steuern.
Das ist nun leider komplett falsch. Der Unterschied zwischen Regeln und Steuern besteht darin, dass eine Steuerung genau gar nicht auf äußere Einflüsse reagiert, eine Regelung aber schon.
Beispiel: ein Brennofen, der eine reine Steuerung besitzt. Temperatur einstellen kann man dann gar nicht, nur eine Heizleistung, die unter bestimmten Umständen (Außentemperatur, alles geschlossen, lange genug warten) zu einer bestimmten Temperatur führt. Sobald aber irgendetwas anders ist als vorgesehen (Inhalt im Ofen, Außentemperatur anders, jemand öffnet den Ofen zum Beladen etc.) passt die Temperatur nicht mehr.
Hat man einen Brennofen mit Regler (hier würde man z.B. einen Zweipunktregler verwenden), kann man eine Temperatur vorgeben. Der Regler misst die aktuelle Temperatur des Ofens, vergleicht mit dem Sollwert und schaltet die Heizung je nach Ergebnis dieses Vergleichs ein oder aus. Auch hier gibt es Abweichungen vom Sollwert (wegen der Hysterese, wegen nicht unendlicher Heizleistung etc.), aber diese sind bei weitem nicht so groß wie im gesteuerten Fall. Sollte doch einleuchten, oder?
Ein P-Regler hat eine bleibende Regelabweichung. Trotzdem ist er nicht sinnlos, wie ich meinen Studenten hier immer wieder mal vorführe (indem ich beim Versuchsaufbau dem P-Regler einfach mal die Rückführung abklemme): die Störung wirkt sich ERHEBLICH stärker aus als ohne Regler. Und auch das sollte einleuchten, oder? Alles, was gegen den Fehler wirkt, hilft schließlich - wenn auch je nach Einstellung in stark unterschiedlichem Maße.
Gruß
loderunner
Hallo Loderunner,
Das ist nun leider komplett falsch. Der Unterschied zwischen
Regeln und Steuern besteht darin, dass eine Steuerung genau
gar nicht auf äußere Einflüsse reagiert, eine Regelung aber
schon.
Da widerspreche ich, aber nur ein bisschen: Eine Steuerung kann sehr wohl auf äußere Einflüsse reagieren. Beispiel: Die Vorlauftemperatursteuerung einer Heizung. Wohlgemerkt, es ist eine Steuerung die nichts von der eigentlichen zu stabilisierenden Größe, d. h., der Raumtemperatur, weiß. Dass wiederum die Vorlauftemperatur in der Praxis geregelt wird (und deswegen auch von einer Vorlauftemperaturregelung gesprochen wird), macht die Sache etwas unübersichtlicher, aber der Zusammenhang Außentemperatur - Raumtemperatur bleibt eine Steuerung. (Es gibt bestimmt bessere Beispiele - die Standgassteuerung bei alten Autos z. B.?)
Ich meine, die korrekte Formulierung muss heißen: Eine Steuerung reagiert nicht auf die Ausgangsgröße , auf andere Einflüsse kann sie durchaus reagieren.
Dass hast du aber im Prinzip am Beispiel genau so beschrieben, und deswegen widerspreche ich nur ein bisschen…
Grüße
Uwe
(Erbsenzähler, Korinthenkacker und Haarspalter in einer Person…)
Hallo,
Da widerspreche ich, aber nur ein bisschen: Eine Steuerung
kann sehr wohl auf äußere Einflüsse reagieren.
Ja, da hast Du recht. Allerdings wird halt nicht die Regelgröße kontrolliert.
Beispiel: Die
Vorlauftemperatursteuerung einer Heizung. Wohlgemerkt, es ist
eine Steuerung die nichts von der eigentlichen zu
stabilisierenden Größe, d. h., der Raumtemperatur, weiß.
Geregelt wird ja zunächst mal die Vorlauftemperatur,
wobei dazu die Temperatur des Wassers natürlich gemessen wird.
Die Außentemperatur gibt dabei die Solltemperatur vor. Insofern ist es eine Steuerung, aber es sitzt woanders auch noch ein Regeler.
Dass
wiederum die Vorlauftemperatur in der Praxis geregelt wird
(und deswegen auch von einer Vorlauftemperaturregelung
gesprochen wird), macht die Sache etwas unübersichtlicher,
aber der Zusammenhang Außentemperatur - Raumtemperatur bleibt
eine Steuerung.
Nicht ganz, es ist etwas komplizierter.
Die Thermostatventile sind P-Regler, haben also eine bleibende
Regelabweichung. (Deshalb stehen da auch nur Zahlen drauf und
keine Temperaturen.) Die Heizkörper sollten so eingestellt
(per Durchflussmengenbegrenzer) und so in der Größe ausgewählt
sein, dass sich bei optimaler Einstellung der
Vorlauftemperatur bei der Einstellung ‚3‘ eine Raumtemperatur
von etwa 20° ergibt. Was hat die Vorlauftemperatur damit zu
tun? Bei höherer Vorlauftemperatur heizt die Heizung natürlich
stärker, hat also eine höhere ‚Verstärkung‘. Und je höher die
Verstärkung, desto geringer die Regelabweichung. Wenn man also
die Vorlauftemperatur erhöht, wird es wärmer im Zimmer.
Umgekehrt wird das Zimmer bei gleicher Heizleistung natürlich
kälter, wen die Außentemperatur sinkt. Was mithin nichts
anderes ist als eine geringere Verstärkung.
Wenn man nun die Vorlauftemperatur genau passend regelt,
kompensiert man den Regelfehler der Thermostatventile.
Wir haben hier also zwei Regelkreise: einmal die
Vorlauftemperatur selbst, zum anderen die Regelung der
Zimmertemperatur mit Kompensation der Regelabweichung in
Abhängigkeit der Außentemperatur.
Ich meine, die korrekte Formulierung muss heißen: Eine
Steuerung reagiert nicht auf die Ausgangsgröße , auf
andere Einflüsse kann sie durchaus reagieren.
Also anders ausgedrückt (ich hoffe, diesmal korrekter): eine Regelung unterschiedet sich von der Steuerung
dadurch, dass erstere eine Rückkopplung der zu regelnden Größe auf das Regelelement besitzt.
Gruß
loderunner
Hallo zusammen,
also der Unterschied von einer Steuerung und einer Regelung ist mir durchaus klar und bewusst. Aber genau das ist ja das Problem. Ein P-Regler ist ein Regler und muss deshalb sinngemäß mit einer Rückführgröße z.B. die gewünschte Temperatur regeln. Wenn er aber das Signal nur verstärkt wo ist dann die Regelung? Bzw. wenn der Regler auf Regelabweichungen reagiert, dann muss er doch auch in der Lage sein, diese zu beseitigen??? Und daher nochmals die Frage: Verringert er die Regelabweichung? Und wenn ja, wieso nicht ganz???
Hallo,
Ein P-Regler ist ein Regler und muss deshalb
sinngemäß mit einer Rückführgröße z.B. die gewünschte
Temperatur regeln.
Macht er ja auch.
Wenn er aber das Signal nur verstärkt wo ist dann die Regelung?
Das IST die Regelung.
Stellst Du Dir unter einem Regler eine geheimnisvolle Kiste vor, die wild um sich schaut und auf Störungen reagiert?
Bzw. wenn der Regler auf
Regelabweichungen reagiert, dann muss er doch auch in der Lage
sein, diese zu beseitigen???
Nein, das ist er halt nicht.
Und daher nochmals die Frage:
Verringert er die Regelabweichung?
Ja. Schrieb ich schon. Mehrfach.
Und wenn ja, wieso nicht ganz???
Weil er das halt nicht kann.
Sry, aber offensichtlich bin ich nicht in der Lage, Dir das verständlich zu machen. Besorg Dir halt Matlab/Simulink oder Scilab, bastel Dir einen Regelkreis zusammen und schau, was passiert. Ich geb’s auf.
Gruß
loderunner
Hi Loderunner,
sorry, wenn ich dich es dir so schwer mache!
Ich glaube ich verstehe unter der Signalverstärkung einfach etwas falsches. Wenn die Signalverstärkung die Regelung ist, so wie du sagst, kann das Signal dann auch verschwächt werden? Dann würde ich es mir so erklären: Wenn z.B. eine Raumtemperatur geregelt werden soll und es ist zu kalt im Raum, wird das Signal verstärkt, wenn es hingegen zu warm ist, dann wird es verschwächt?
Ansonsten geb ichs jetzt auch auf 
Viele Grüße
Hallo,
Ich glaube ich verstehe unter der Signalverstärkung einfach
etwas falsches. Wenn die Signalverstärkung die Regelung ist,
so wie du sagst, kann das Signal dann auch verschwächt werden?
Natürlich. Es gibt auch P-Regler mit einer Verstärkung kleiner als 1. Kommt halt auch auf die Strecke an, was man einstellt.
Aber wenn ich das unten lese, meinst Du das vermutlich gar nicht…
Dann würde ich es mir so erklären: Wenn z.B. eine
Raumtemperatur geregelt werden soll und es ist zu kalt im
Raum, wird das Signal verstärkt, wenn es hingegen zu warm ist,
dann wird es verschwächt?
Nee. Was Du beschreibst, ist das Vorzeichen der Regeldifferenz, also das Vorzeichen der Differenz aus Sollwert und Istwert. Weil der Istwert vom Sollwert abgezogen wird und dies dann auf den eigentlichen Reglereingang geht, ergibt sich am Ausgang der Reglers (und damit am Eingang der Strecke) ein positiver Wert (es wird geheizt), wenn der Sollwert größer ist als der Istwert.
Umgekehrt würde gekühlt (wenn das möglich wäre, bei einer normalen Heizung geht das natürlich nicht), wenn der Sollwert kleiner ist als der Istwert, weil das dann eine negative Regeldifferenz und damit einen negativen Wert am Reglerausgang ergibt.
Es scheint, dass Deine einzelnen Fragen besser auf Dein Problem hinführen als ein globales ‚wie funktioniert das?‘. In dieser Richtung würde ich noch eine Weile weitermachen…
Gruß
loderunner