AT234849B - Anordnung zur Erzeugung von PI, PD und PID-Reglerfunktionen - Google Patents

Anordnung zur Erzeugung von PI, PD und PID-Reglerfunktionen

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AT234849B
AT234849B AT297663A AT297663A AT234849B AT 234849 B AT234849 B AT 234849B AT 297663 A AT297663 A AT 297663A AT 297663 A AT297663 A AT 297663A AT 234849 B AT234849 B AT 234849B
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AT
Austria
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controller
arrangement
generating
pid controller
ideal
Prior art date
Application number
AT297663A
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English (en)
Inventor
Hans Dipl Ing Schoepflin
Peter Dipl Ing Wolff
Alfred Dipl Ing Szugs
Original Assignee
Inst Regelungstechnik
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   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Anordnung zur Erzeugung von PI, PD und PID-Reglerfunktionen   Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von PI, PD und PID-Reglerfunktionen, bei der Ist- und Sollwert gegeneinander verglichen werden und das Zeitverhalten durch eine spezielle Bemessung und Aufschaltung der inneren Rückführung erzeugt wird. 



  Die bisher bekannten Regler verwenden zur Erzeugung des Zeitverhaltens einen Verstärker mit grosser i Signal Verstärkung und einer Rückführung, die als Gegenkopplung geschaltet ist. Wird bei einem gemäss Fig. l der zeichnerischen Darstellung bekannten Regler eine unendlich grosse Signalverstärkung eines Gliedes Fv vorausgesetzt, so ist die Übertragungsfunktion des Reglers gleich der reziproken Übertragungsfunktion der Gegenkopplung. In den praktischen Ausführungen wird jedoch eine ideale Reglerfunktion nicht erreicht, weil mit steigender Verstärkung des Gliedes Fv Zeitkonstanten in Kauf genommen werden müssen, die aus Stabilitätsgründen der nutzbaren Verstärkung eine Grenze setzen. Als Folge dieser Gegebenheit ist ein ideales I-, PI-, PD-, D- oder PID-Verhalten des Reglers nicht zu erreichen. 



  Die auf dieser Basis aufgebauten Regler sind Kompromisslösungen zwischen wirtschaftlichem Aufwand und Güte der erreichten Reglerfunktionen. 



  Dieser Nachteil betrifft bei der Anwendung besonders die integrale Komponente des Reglers. Bei unvollkommener Integration zeigt die Regelgrösse x dann unter dem Einfluss von Störgrössen eine bleibende Regelabweichung im Regelkreis. 



  Innig. 2 ist die Übergangsfunktion eines bekannten PI-Reglers in der bisherigen Konzeption (Kurve a) in Vergleich mit der idealen Funktion (Kurve b) dargestellt. 



  Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Abweichungen von den angestrebten idealen Reglerfunktionen weitgehend zu vermeiden und gleichzeitig den bisher notwendigen technischen Aufwand zu verringern. Die Verringerung des Aufwandes ist im wesentlichen dadurch bedingt, dass die Übertragungsglieder nur eine geringe Verstärkung in der neuen Schaltung benötigen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Ausgangsgrösse proportional wirkender Übertragungsglieder über Zeitglieder positiv auf den Eingang dieser Übertragungsglieder zurückgeführt wird und dass das Produkt der Übertragungsfaktoren des proportional wirkenden Übertragungsgliedes und des jeweiligen Rückführgliedes annähernd "Eins" ist. 



  Das Prinzip der erfindungsgemässen Schaltung für einen PI-Regler ist im Blockschaltbild Fig. 3 darge-   
 EMI1.1 
 
 EMI1.2 
 
 EMI1.3 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 wobei p den Laplaceoperator darstellt. 



   Die Einstellung des Proportionalitätsfaktors des Reglers erfolgt durch Veränderung von    Kl'während   die Nachstellzeit durch entsprechende Wahl von Tg ohne gegenseitige Beeinflussung erfolgt. 



  In prinzipiell gleicher Weise wird eine ideale PD-Reglerfunktion erreicht, wenn das Übertragungs- glied   F3   mit einem Verhalten nach der Funktion 
 EMI2.2 
 ausgestattet wird. 



   Die in diesem Fall entstehende Übertragungsfunktion des Reglers lautet dann mit   K. K   = 1 
F (p) =   K. K, (l   + pT3) 
Wird als Ausgangssignal r benutzt, so wird im ersten Fall ein ideales 1-Verhalten und im zweiten Fall ein ideales D-Verhalten erreicht. 



   Der ideale PID-Regler entsteht nach der in Fig. 4 angegebenen Anordnung durch Parallelschaltung von einem in der beschriebenen Art realisierten PI- und einem PD-Regler. 
 EMI2.3 
 
 EMI2.4 
 
 EMI2.5 
 
 EMI2.6 
 Diese Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass hiebei keine gegenseitige Beeinflussung der Einstellparameter des PID-Reglers auftritt. Der   Proportionalitätsfaktor wird   durch   Ku,   die Nachstellzeit durch T8 und die Vorhaltezeit durch Ts unabhängig voneinander eingestellt. Die bei Reglerausführungen mit Gegenkopplung   (negativaufgeschaltete Rückführung)   bestehende Schwingneigung der inneren Schaltung ist in dieser Anordnung vermieden, weil durch K7 . K8 = 1 und K5 .

   K6 = 1 gerade der Grenzfall der Amplitudenbedingung für das Entstehen von Dauerschwingungen hergestellt wird, während die Phasenbedingung prinzipiell nicht erfüllt ist. 



   Mit geringem Aufwand ist   die PID-Reglerfunktion   auch nach der Schaltung Fig. 5 herzustellen, wobei eine gewisseAbweichung von dem idealen Verhalten auftritt, die jedoch meist in Kauf genommen werden kann. 
 EMI2.7 
 
 EMI2.8 
 
 EMI2.9 
 
 EMI2.10 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
Der erste Klammerausdruck zeigt wieder das PID-Verhalten, während der zweite Klammerausdruck ein Verzögerungsglied kennzeichnet, dessen Verzögerungszeitkonstante klein gegen T12 ist. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Anordnung zur Erzeugung von PI, PD und PID-Reglerfunktionen für Regler mit beliebiger Hilfs- 
 EMI3.1 
 jeweiligen Zeitgliedes annähernd "Eins" ist.

Claims (1)

  1. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt der Übertragungsfaktoren EMI3.2 zu genau "Eins" wählbar und dadurch eine ideale Reglerfunktion gewährleistet ist.
    3. Anordnung nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Reglerparameter unabhängig voneinander einstellbar sind.
    4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgrösse (y) nur eines Proportionalgliedes (F) (Fig. 5) über zwei parallelgeschaltete Zeitglieder (F ; F ) auf den Eingang dieses Proportionalgliedes zur Erzeugung von PID-Funktionen zurückgeführt wird.
AT297663A 1963-03-15 1963-04-11 Anordnung zur Erzeugung von PI, PD und PID-Reglerfunktionen AT234849B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2657712A1 (de) * 1976-12-20 1978-06-22 Siemens Ag Regelschaltung fuer einen steuerbaren stromrichter
DE2657762A1 (de) * 1976-12-20 1978-06-22 Siemens Ag Regelschaltung fuer einen steuerbaren stromrichter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2657712A1 (de) * 1976-12-20 1978-06-22 Siemens Ag Regelschaltung fuer einen steuerbaren stromrichter
DE2657762A1 (de) * 1976-12-20 1978-06-22 Siemens Ag Regelschaltung fuer einen steuerbaren stromrichter

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