Regelungstechnik für Dummies
Published on 2. September 2015
Book
Paperback/Softback
400 pages
978-3-527-70893-2 (ISBN)
Description
Auch wenn der Name sehr geordnet klingt, es ist gar nicht so einfach, die Regelungstechnik geregelt zu kriegen. Damit es Ihnen dennoch gelingt, erklärt Erwin Hasenjäger Schritt für Schritt und mit zahlreichen Beispielen, was Sie über dieses Thema unbedingt wissen sollten. Sie erfahren, welche Reglertypen es gibt, wieso Simulationen so wichtig sind, was es mit Schwingungen sowie Dynamik auf sich hat und vieles mehr. Natürlich kommen dabei auch die mathematischen Grundlagen und die passende Software nicht zu kurz. So ist "Regelungstechnik für Dummies" der perfekte Einstieg in dieses komplexe Thema.
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Person
Erwin Hasenjäger promovierte auf dem Gebiet der Regelungstechnik und ist seit 1985 Professor an der FH Bingen im Fachbereich Technik, Informatik und Wirtschaft. Er ist Leiter des Studiengangs Maschinenbau und lehrt Automatisierungstechnik, Mechatronik, Qualitätsmanagement und Simulationstechnik in den Studiengängen Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen.
Content
Einfuehrung 23 UEber dieses Buch 23
Konventionen in diesem Buch 23
Wie dieses Buch aufgebaut ist 23
Teil I: Der Einstieg in ein spannendes Fach 24
Teil II: Theorie kann praktisch sein 24
Teil III: Der Regelkreis hat Ecken 25
Teil IV: Alles gleichzeitig regeln 25
Teil V: Optimales, Menschliches und Hilfreiches 26
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 26
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26
Wie es weitergeht 27
Teil I Der Einstieg in ein spannendes Fach 29
Kapitel 1 Das Ganze im UEberblick 31
Koenigsdisziplin der Automatisierung 31
Das Servicehaus 31
Messen, Steuern, Regeln 32
Aktoren und Sensoren 34
Regelungen in Technik und Natur 35
Das Prinzip Rueckmeldung 36
Alles ist in Bewegung 38
Die Aufgaben von Regelungen 39
Die Regelstrecke 39
Die drei Schritte zu Regelungen 40
Es gibt viel zu tun 40
Viele Partner in einem Kreis 43
Prozess und Regelung im Wechselspiel 45
Kapitel 2 Ein Beispiel zum Einstieg 49
Am Anfang steht der Auftrag 49
Den Prozess gut kennenlernen 52
Modelle sind hilfreich 53
Moeglichst auch Messungen machen 55
Theorie und Praxis zusammenfuehren 56
Den Regelkreis schliessen 57
Alles eine Frage der Einstellung 60
Ein paar Dinge sind schon klar geworden 61
Kapitel 3 Das Grundwissen fuer die Regelungstechnik 65
Der komplette Regelkreis 65
Die Komponenten 66
Fragen zum Entwurf 67
Testsignale fuer den Regelkreis 68
Einfach mal einschalten 68
Hochlaufen lassen 70
Harmonisch schwingen 70
Das Verhalten der Regelstrecke 72
Prominente Modelle 74
Lineares bevorzugt 80
Stabil oder nicht 82
Reglertypen 84
Bei Reglern gibt es Standards 84
Manchmal genuegt schalten 87
Wuensche erfuellen 90
Teil II Theorie kann praktisch sein 91
Kapitel 4 Schnell fertig mit Mathe 93
Differenziale machen dynamisch 93
Unterschiedlich und doch aehnlich 94
Da steckt alles drin 97
Systeme sich selbst ueberlassen 99
Steckbriefe der Dynamik 101
Schnell zu den Eigenwerten 101
Komplexe Zahlen 102
Stabile Bekannte 105
Algebra ist einfacher 108
Eine sehr brauchbare Transformation 108
Dynamik im Bildbereich 111
Der Weg zurueck 112
Ein zentraler Begriff 113
Kapitel 5 Die Algebra der Regelungstechnik 117
Die UEbertragungsfunktion im Fokus 117
Oben und unten 117
Wohin die Reise geht 119
Haeufige Vertreter 120
Einfacher Zusammenbau 120
In Reihe 121
Nebeneinander 123
Im Kreis 124
Der Regelkreis im Bildbereich 125
Zusammenschalten von Regler und Strecke 125
An Zaehler und Nenner denken 126
Hilfreiches Programm 128
MATLAB - weltweit 128
Die Arbeitsweise 129
Polynome 130
Der Werkzeugkasten fuer die Regelungstechnik 130
UEbertragungsfunktionen - noch einmal 130
Der Regelkreis mit MATLAB 131
Dynamik sichtbar machen 133
Bloecke zusammenschalten 134
Kapitel 6 Alles schwingt 135
Schwingung rein, Schwingung raus 135
Der Gang mit der Frequenz 136
Auch hier wird Dynamik einfach 138
Mehr zu komplexen Zahlen 139
Vom einen zum anderen 140
Ein Beispiel aus der Mechanik 141
Der Antrieb erzeugt Schwingungen 141
Die Bilanz fuehrt zum Modell 142
Der Frequenzgang zeigt die Resonanz 143
Der Frequenzgang grafisch 145
Die Ortskurve 145
Das Bode-Diagramm 151
Einen Schwinger schwingend anregen 154
... und wieder helfen Programme 156
Mit Asymptoten arbeiten 156
Wie Asymptoten entstehen 157
Wichtige Typen schnell erkennen 158
Einfaches Zusammenschalten und Zerlegen 161
Kapitel 7 Zustaende kompakt 165
Zustaende, Vektoren und Matrizen 165
Mehrere Aufgaben gleichzeitig 165
Attraktive Modelle 167
Alles in einer Zeile 169
Die ABCD-Form 170
MIMO und SISO 171
Die beteiligten Matrizen 171
Drei Tanks 172
Fluessigkeitsbilanzen 173
Kompaktes Modell 174
Probelauf mit dem Modell 174
Loesung der Zustandsgleichung 176
Erst mal skalar betrachten 177
Numerisch integrieren 179
Jetzt vektoriell 180
Potenzreihe der Exponentialfunktion 181
Die Berechnung der Fundamentalmatrix 181
Das vektorielle Modell im Block 183
Kapitel 8 Mehr zu den Zustaenden 185
Eigenheiten, Eigenwerte, Eigenverhalten 185
Zunaechst die Zustaende 186
Weg 1: Bilanzen aufstellen 187
Weg 2: Freiheitsgrade beschreiben 188
Weg 3: Differenzialgleichung umbauen 190
Weg 4: Blockdiagramm auswerten 190
Veraenderliches und Konstantes 191
Zustaende aendern 191
Die Inverse einer Matrix 192
Transformation fuer alles 194
Systemeigenschaften bleiben erhalten 194
Normale Formen 197
Regelungsnormalform 198
Beobachternormalform 199
Steuerbares und Beobachtbares 200
Verschiedene Kategorien 200
Pruefung der Steuerbarkeit 201
Pruefung der Beobachtbarkeit 202
Teil III Der Regelkreis hat Ecken 205
Kapitel 9 Das Regeln in einer Schleife 207
Struktur und Aufgaben 207
Der Standard 207
Die Aufgaben 209
Stabilitaet: Ein Polynom mit Charakter 210
Hurwitz gibt Auskunft 211
Nyquist kann schon mehr 214
Den Regelkreis kurz oeffnen 215
Stabiles Verhalten erwuenscht 217
Reserven sind wichtig 218
Stabilitaet numerisch pruefen 220
Vorbereitungen 220
Ein Standardregelkreis mit MATLAB 221
Regeldifferenzen vermeiden 222
Die drei Einfluesse 222
Und so geht es 224
Dynamik vorgeben 227
Die Regelgroesse darf etwas ueberschwingen 228
Kein UEberschwingen erlaubt 229
Kapitel 10 Die richtige Reglereinstellung 231
PID - der Klassiker 231
Drei Kanaele 232
Drei Wirkungen 235
Ein Regler, der alles kompensiert 236
Etwas Algebra 236
Die Methode ist fertig 238
Was zu beachten ist 243
Vorgabe von Eigenwerten 243
Der Nenner ist wichtig 243
... und so wird es gemacht 245
Entwuerfe im Bode-Diagramm 247
Die Reihenschaltung 247
Der P-Anteil kommt zuerst 248
Dann folgt der I-Anteil 249
Schliesslich kommt der D-Anteil 250
Das Bode-Diagramm mit MATLAB 251
Praktische Regeln 252
Die T-Summen-Regel 252
Die Herren Chien, Hrones und Reswick 255
Das Ziegler-Nichols-Verfahren 256
Probieren mit Erfahrung 257
Kapitel 11 Erweiterte Regelkreise 259
Regelkreise in einer Kaskade 259
Zusaetzliche Information aus der Regelstrecke 260
Zwei geschachtelte Regelkreise 260
Antriebsregelung mit Kaskadenstruktur 261
Einer fuer alle 262
Von innen nach aussen 263
Regelkreise fuer Drehzahl und Winkel genauer betrachtet 264
Vorgabe von Fuehrungsgroessen 266
Weitere Strukturen 267
Sollwerte direkt beruecksichtigen 267
Den Regler unterstuetzen 269
Stoerungen erkennen und dagegenhalten 270
Split-Range-Regelung 272
Zwei Groessen gleichzeitig regeln 273
Verkoppelte Regelgroessen 273
Abhaengigkeiten darstellen 274
Abhaengigkeiten beseitigen 274
Kapitel 12 Regeln mit Rechnern 279
Regler werden zu Programmen 279
Von der Hardware zur Software 279
Signale im Rechner 283
Analoges und Digitales 284
Vom Kontinuierlichen zum Diskreten 285
Der Rechner kennt keine Differenziale 286
Es bleiben die Grundrechenarten 286
Was aus der Differenzialgleichung wird 287
Rekursives 288
Diskrete Regler 288
Der diskrete I-Regler 289
Der diskrete PID-T1-Regler 289
Programmierung 291
Diskrete UEbertragungsfunktionen 292
Grosse Abtastzeiten und eine neue Transformation 293
Diskretisieren mit MATLAB 293
Vorteile und Nachteile 295
Kapitel 13 Digitale Regelgeraete 297
Regelungstechnische Datenverarbeitung 297
Regler und Rechner 297
Signale fuer die digitalen Regler 299
Prozentiges 300
Kompaktregler 301
So kann er aussehen 302
Funktionen auswaehlen 303
Wichtiges Umschalten 304
Stoergroessen aufschalten 304
Schaltende Regler 305
Zwei Regler mit einer Aufgabe 306
Verhaeltnisse regeln 307
Was noch gebraucht wird 309
Sollwerte und Stellgroessen zuegeln 309
Den I-Anteil begrenzen 309
Nichtlineares am Eingang 310
Teil IV Alles gleichzeitig regeln 313
Kapitel 14 Die Regelung von Zustaenden 315
Rueckfuehrung des Systemzustands 315
Zwei Zustaende eines Wagens 315
Die Regelung der zwei Zustaende 317
Vorgabe der Regeldynamik 318
Eigenwertvorgaben leicht gemacht 322
Eine Stellgroesse 322
Es geht noch einfacher 325
Und jetzt fuer mehrere Stellgroessen 326
Sollzustaende erreichen 326
Aufschalten von Sollzustaenden 326
Pseudo 328
In Bildern denken 329
Der Zwei-Massen-Schwinger 330
Der Versuchsaufbau 330
Die Mechanik 331
Aktiv daempfen 333
Positionieren 335
Simulieren 336
Kapitel 15 Zustandsbeobachter ersetzen Messungen 339
Mit Modellen schaetzen 339
Das Modell laeuft mit 339
Zustaende beobachten 340
Den Beobachter ebenfalls regeln 342
Nur eine Frage der Dimension 342
Berechnung von Beobachtern 343
Die regelnde Fehlerrueckfuehrung 343
Die Rueckfuehrung berechnen 345
Bei einer Messgroesse ist es einfach 346
Beobachter an einer Ruehrkesselkaskade 347
Die Zustandsgleichungen 348
Beobachtbar? 348
Eigenwerte platzieren 349
Ein Test des Beobachters 349
Regeln mit Beobachtern 350
Die Kombination 350
Der richtige Entwurf 351
Beobachter und Regler an einem Antrieb 351
Eine Schwingerkette 352
In zehn Schritten zum Ziel 352
Kapitel 16 Integrales und Digitales 361
Zustandsregler mit I-Anteil 361
Der Zustandsregler wird ergaenzt 361
Die Erweiterung 363
Konkret 364
UEbrigens ... 365
Diskretes fuer den Rechner 366
Prozess und Rechner 366
Der leichte UEbergang 367
Der Entwurf findet im Kontinuierlichen statt 369
... auch fuer den Beobachter 373
Teil V Optimales, Menschliches und Hilfreiches 375
Kapitel 17 Optimal - besser geht es nicht 377
Das Prinzip der Optimierung 377
Begriffe der Optimierung 377
Draht biegen 378
Optimierung von Reglern 379
Optimieren heisst: Kompromisse schliessen 379
Quadrate werden nicht negativ 381
Ein optimaler P-Regler 382
Die Guetefunktion und das Optimum 384
Optimale Zustandsregler 385
Guetefunktion mit Vektoren 385
Es wird dem Rechner ueberlassen 386
Kapitel 18 Fuzzy-Regler mit menschlichen Zuegen 389
Scharfes und Unscharfes 389
Fuzzy 389
Eine neue Mengenlehre 390
Typische Fuzzy-Mengen 391
Fuzzifizierung - Schritte ins Unscharfe 394
Mit Fuzzy-Mengen regeln 395
Drei Teile 396
Ein Abstandsautomat 397
Die Regelbasis 398
Die Inferenz 400
Die Defuzzifizierung 403
Ein Vergleich 404
Vorteile 404
Nachteile 405
Nicht nur fuer die Regelungstechnik 405
Kapitel 19 Hilfreiche Software fuer die Regelungstechnik 407
MATLAB und seine Toolboxes 407
Ein kurzer UEberblick 407
Zum Schmoekern 408
Scilab - der umfangreiche Werkzeugkasten 409
Drei Moeglichkeiten 409
Jede Menge Funktionen 412
Die Paletten von Xcos 414
Zum Schmoekern 415
Mit WinFACT alle Register ziehen 416
Der ganze Baukasten 416
Mit BORIS geht es los 418
Fuzzy-Regelung mit BORIS und FLOP 420
Zum Schmoekern 424
Virtuelle Instrumente mit LabVIEW bauen 424
Aussen und innen 424
Auf den Paletten stapelt es sich 426
Ein Schrank voller Instrumente 428
Regelkreise 428
Ein Werkzeugkasten fuer Reglerentwurf und Simulation 430
Zum Schmoekern 431
Teil VI Der Top-Ten-Teil 433
Kapitel 20 Zehn Toptipps zur Regelungstechnik 435
Merkregeln 435
Tipps fuer Studenten 435
Hinweise fuer den Praktiker 435
Damit wir uns nicht missverstehen 436
Schoene Gesellschaften 436
Brauchbares Internet 436
Feine Videos 437
Let's talk in English 439
Zum Blaettern 440
Zum Vertiefen 441
Stichwortverzeichnis 443
Konventionen in diesem Buch 23
Wie dieses Buch aufgebaut ist 23
Teil I: Der Einstieg in ein spannendes Fach 24
Teil II: Theorie kann praktisch sein 24
Teil III: Der Regelkreis hat Ecken 25
Teil IV: Alles gleichzeitig regeln 25
Teil V: Optimales, Menschliches und Hilfreiches 26
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 26
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26
Wie es weitergeht 27
Teil I Der Einstieg in ein spannendes Fach 29
Kapitel 1 Das Ganze im UEberblick 31
Koenigsdisziplin der Automatisierung 31
Das Servicehaus 31
Messen, Steuern, Regeln 32
Aktoren und Sensoren 34
Regelungen in Technik und Natur 35
Das Prinzip Rueckmeldung 36
Alles ist in Bewegung 38
Die Aufgaben von Regelungen 39
Die Regelstrecke 39
Die drei Schritte zu Regelungen 40
Es gibt viel zu tun 40
Viele Partner in einem Kreis 43
Prozess und Regelung im Wechselspiel 45
Kapitel 2 Ein Beispiel zum Einstieg 49
Am Anfang steht der Auftrag 49
Den Prozess gut kennenlernen 52
Modelle sind hilfreich 53
Moeglichst auch Messungen machen 55
Theorie und Praxis zusammenfuehren 56
Den Regelkreis schliessen 57
Alles eine Frage der Einstellung 60
Ein paar Dinge sind schon klar geworden 61
Kapitel 3 Das Grundwissen fuer die Regelungstechnik 65
Der komplette Regelkreis 65
Die Komponenten 66
Fragen zum Entwurf 67
Testsignale fuer den Regelkreis 68
Einfach mal einschalten 68
Hochlaufen lassen 70
Harmonisch schwingen 70
Das Verhalten der Regelstrecke 72
Prominente Modelle 74
Lineares bevorzugt 80
Stabil oder nicht 82
Reglertypen 84
Bei Reglern gibt es Standards 84
Manchmal genuegt schalten 87
Wuensche erfuellen 90
Teil II Theorie kann praktisch sein 91
Kapitel 4 Schnell fertig mit Mathe 93
Differenziale machen dynamisch 93
Unterschiedlich und doch aehnlich 94
Da steckt alles drin 97
Systeme sich selbst ueberlassen 99
Steckbriefe der Dynamik 101
Schnell zu den Eigenwerten 101
Komplexe Zahlen 102
Stabile Bekannte 105
Algebra ist einfacher 108
Eine sehr brauchbare Transformation 108
Dynamik im Bildbereich 111
Der Weg zurueck 112
Ein zentraler Begriff 113
Kapitel 5 Die Algebra der Regelungstechnik 117
Die UEbertragungsfunktion im Fokus 117
Oben und unten 117
Wohin die Reise geht 119
Haeufige Vertreter 120
Einfacher Zusammenbau 120
In Reihe 121
Nebeneinander 123
Im Kreis 124
Der Regelkreis im Bildbereich 125
Zusammenschalten von Regler und Strecke 125
An Zaehler und Nenner denken 126
Hilfreiches Programm 128
MATLAB - weltweit 128
Die Arbeitsweise 129
Polynome 130
Der Werkzeugkasten fuer die Regelungstechnik 130
UEbertragungsfunktionen - noch einmal 130
Der Regelkreis mit MATLAB 131
Dynamik sichtbar machen 133
Bloecke zusammenschalten 134
Kapitel 6 Alles schwingt 135
Schwingung rein, Schwingung raus 135
Der Gang mit der Frequenz 136
Auch hier wird Dynamik einfach 138
Mehr zu komplexen Zahlen 139
Vom einen zum anderen 140
Ein Beispiel aus der Mechanik 141
Der Antrieb erzeugt Schwingungen 141
Die Bilanz fuehrt zum Modell 142
Der Frequenzgang zeigt die Resonanz 143
Der Frequenzgang grafisch 145
Die Ortskurve 145
Das Bode-Diagramm 151
Einen Schwinger schwingend anregen 154
... und wieder helfen Programme 156
Mit Asymptoten arbeiten 156
Wie Asymptoten entstehen 157
Wichtige Typen schnell erkennen 158
Einfaches Zusammenschalten und Zerlegen 161
Kapitel 7 Zustaende kompakt 165
Zustaende, Vektoren und Matrizen 165
Mehrere Aufgaben gleichzeitig 165
Attraktive Modelle 167
Alles in einer Zeile 169
Die ABCD-Form 170
MIMO und SISO 171
Die beteiligten Matrizen 171
Drei Tanks 172
Fluessigkeitsbilanzen 173
Kompaktes Modell 174
Probelauf mit dem Modell 174
Loesung der Zustandsgleichung 176
Erst mal skalar betrachten 177
Numerisch integrieren 179
Jetzt vektoriell 180
Potenzreihe der Exponentialfunktion 181
Die Berechnung der Fundamentalmatrix 181
Das vektorielle Modell im Block 183
Kapitel 8 Mehr zu den Zustaenden 185
Eigenheiten, Eigenwerte, Eigenverhalten 185
Zunaechst die Zustaende 186
Weg 1: Bilanzen aufstellen 187
Weg 2: Freiheitsgrade beschreiben 188
Weg 3: Differenzialgleichung umbauen 190
Weg 4: Blockdiagramm auswerten 190
Veraenderliches und Konstantes 191
Zustaende aendern 191
Die Inverse einer Matrix 192
Transformation fuer alles 194
Systemeigenschaften bleiben erhalten 194
Normale Formen 197
Regelungsnormalform 198
Beobachternormalform 199
Steuerbares und Beobachtbares 200
Verschiedene Kategorien 200
Pruefung der Steuerbarkeit 201
Pruefung der Beobachtbarkeit 202
Teil III Der Regelkreis hat Ecken 205
Kapitel 9 Das Regeln in einer Schleife 207
Struktur und Aufgaben 207
Der Standard 207
Die Aufgaben 209
Stabilitaet: Ein Polynom mit Charakter 210
Hurwitz gibt Auskunft 211
Nyquist kann schon mehr 214
Den Regelkreis kurz oeffnen 215
Stabiles Verhalten erwuenscht 217
Reserven sind wichtig 218
Stabilitaet numerisch pruefen 220
Vorbereitungen 220
Ein Standardregelkreis mit MATLAB 221
Regeldifferenzen vermeiden 222
Die drei Einfluesse 222
Und so geht es 224
Dynamik vorgeben 227
Die Regelgroesse darf etwas ueberschwingen 228
Kein UEberschwingen erlaubt 229
Kapitel 10 Die richtige Reglereinstellung 231
PID - der Klassiker 231
Drei Kanaele 232
Drei Wirkungen 235
Ein Regler, der alles kompensiert 236
Etwas Algebra 236
Die Methode ist fertig 238
Was zu beachten ist 243
Vorgabe von Eigenwerten 243
Der Nenner ist wichtig 243
... und so wird es gemacht 245
Entwuerfe im Bode-Diagramm 247
Die Reihenschaltung 247
Der P-Anteil kommt zuerst 248
Dann folgt der I-Anteil 249
Schliesslich kommt der D-Anteil 250
Das Bode-Diagramm mit MATLAB 251
Praktische Regeln 252
Die T-Summen-Regel 252
Die Herren Chien, Hrones und Reswick 255
Das Ziegler-Nichols-Verfahren 256
Probieren mit Erfahrung 257
Kapitel 11 Erweiterte Regelkreise 259
Regelkreise in einer Kaskade 259
Zusaetzliche Information aus der Regelstrecke 260
Zwei geschachtelte Regelkreise 260
Antriebsregelung mit Kaskadenstruktur 261
Einer fuer alle 262
Von innen nach aussen 263
Regelkreise fuer Drehzahl und Winkel genauer betrachtet 264
Vorgabe von Fuehrungsgroessen 266
Weitere Strukturen 267
Sollwerte direkt beruecksichtigen 267
Den Regler unterstuetzen 269
Stoerungen erkennen und dagegenhalten 270
Split-Range-Regelung 272
Zwei Groessen gleichzeitig regeln 273
Verkoppelte Regelgroessen 273
Abhaengigkeiten darstellen 274
Abhaengigkeiten beseitigen 274
Kapitel 12 Regeln mit Rechnern 279
Regler werden zu Programmen 279
Von der Hardware zur Software 279
Signale im Rechner 283
Analoges und Digitales 284
Vom Kontinuierlichen zum Diskreten 285
Der Rechner kennt keine Differenziale 286
Es bleiben die Grundrechenarten 286
Was aus der Differenzialgleichung wird 287
Rekursives 288
Diskrete Regler 288
Der diskrete I-Regler 289
Der diskrete PID-T1-Regler 289
Programmierung 291
Diskrete UEbertragungsfunktionen 292
Grosse Abtastzeiten und eine neue Transformation 293
Diskretisieren mit MATLAB 293
Vorteile und Nachteile 295
Kapitel 13 Digitale Regelgeraete 297
Regelungstechnische Datenverarbeitung 297
Regler und Rechner 297
Signale fuer die digitalen Regler 299
Prozentiges 300
Kompaktregler 301
So kann er aussehen 302
Funktionen auswaehlen 303
Wichtiges Umschalten 304
Stoergroessen aufschalten 304
Schaltende Regler 305
Zwei Regler mit einer Aufgabe 306
Verhaeltnisse regeln 307
Was noch gebraucht wird 309
Sollwerte und Stellgroessen zuegeln 309
Den I-Anteil begrenzen 309
Nichtlineares am Eingang 310
Teil IV Alles gleichzeitig regeln 313
Kapitel 14 Die Regelung von Zustaenden 315
Rueckfuehrung des Systemzustands 315
Zwei Zustaende eines Wagens 315
Die Regelung der zwei Zustaende 317
Vorgabe der Regeldynamik 318
Eigenwertvorgaben leicht gemacht 322
Eine Stellgroesse 322
Es geht noch einfacher 325
Und jetzt fuer mehrere Stellgroessen 326
Sollzustaende erreichen 326
Aufschalten von Sollzustaenden 326
Pseudo 328
In Bildern denken 329
Der Zwei-Massen-Schwinger 330
Der Versuchsaufbau 330
Die Mechanik 331
Aktiv daempfen 333
Positionieren 335
Simulieren 336
Kapitel 15 Zustandsbeobachter ersetzen Messungen 339
Mit Modellen schaetzen 339
Das Modell laeuft mit 339
Zustaende beobachten 340
Den Beobachter ebenfalls regeln 342
Nur eine Frage der Dimension 342
Berechnung von Beobachtern 343
Die regelnde Fehlerrueckfuehrung 343
Die Rueckfuehrung berechnen 345
Bei einer Messgroesse ist es einfach 346
Beobachter an einer Ruehrkesselkaskade 347
Die Zustandsgleichungen 348
Beobachtbar? 348
Eigenwerte platzieren 349
Ein Test des Beobachters 349
Regeln mit Beobachtern 350
Die Kombination 350
Der richtige Entwurf 351
Beobachter und Regler an einem Antrieb 351
Eine Schwingerkette 352
In zehn Schritten zum Ziel 352
Kapitel 16 Integrales und Digitales 361
Zustandsregler mit I-Anteil 361
Der Zustandsregler wird ergaenzt 361
Die Erweiterung 363
Konkret 364
UEbrigens ... 365
Diskretes fuer den Rechner 366
Prozess und Rechner 366
Der leichte UEbergang 367
Der Entwurf findet im Kontinuierlichen statt 369
... auch fuer den Beobachter 373
Teil V Optimales, Menschliches und Hilfreiches 375
Kapitel 17 Optimal - besser geht es nicht 377
Das Prinzip der Optimierung 377
Begriffe der Optimierung 377
Draht biegen 378
Optimierung von Reglern 379
Optimieren heisst: Kompromisse schliessen 379
Quadrate werden nicht negativ 381
Ein optimaler P-Regler 382
Die Guetefunktion und das Optimum 384
Optimale Zustandsregler 385
Guetefunktion mit Vektoren 385
Es wird dem Rechner ueberlassen 386
Kapitel 18 Fuzzy-Regler mit menschlichen Zuegen 389
Scharfes und Unscharfes 389
Fuzzy 389
Eine neue Mengenlehre 390
Typische Fuzzy-Mengen 391
Fuzzifizierung - Schritte ins Unscharfe 394
Mit Fuzzy-Mengen regeln 395
Drei Teile 396
Ein Abstandsautomat 397
Die Regelbasis 398
Die Inferenz 400
Die Defuzzifizierung 403
Ein Vergleich 404
Vorteile 404
Nachteile 405
Nicht nur fuer die Regelungstechnik 405
Kapitel 19 Hilfreiche Software fuer die Regelungstechnik 407
MATLAB und seine Toolboxes 407
Ein kurzer UEberblick 407
Zum Schmoekern 408
Scilab - der umfangreiche Werkzeugkasten 409
Drei Moeglichkeiten 409
Jede Menge Funktionen 412
Die Paletten von Xcos 414
Zum Schmoekern 415
Mit WinFACT alle Register ziehen 416
Der ganze Baukasten 416
Mit BORIS geht es los 418
Fuzzy-Regelung mit BORIS und FLOP 420
Zum Schmoekern 424
Virtuelle Instrumente mit LabVIEW bauen 424
Aussen und innen 424
Auf den Paletten stapelt es sich 426
Ein Schrank voller Instrumente 428
Regelkreise 428
Ein Werkzeugkasten fuer Reglerentwurf und Simulation 430
Zum Schmoekern 431
Teil VI Der Top-Ten-Teil 433
Kapitel 20 Zehn Toptipps zur Regelungstechnik 435
Merkregeln 435
Tipps fuer Studenten 435
Hinweise fuer den Praktiker 435
Damit wir uns nicht missverstehen 436
Schoene Gesellschaften 436
Brauchbares Internet 436
Feine Videos 437
Let's talk in English 439
Zum Blaettern 440
Zum Vertiefen 441
Stichwortverzeichnis 443