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Thema: Reglerdimensionierung in der Praxis

  1. #1
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    Hallo SPS-Forum,

    ich bearbeite gegenwärtig meine Bachelorarbeit. In dieser geht es um die Anwendung und Bewertung innovativer Entwicklungsmethoden zur Lösung regelungstechnischer Aufgabenstellungen aus dem Umfeld der Prozessautomatisierung auf Basis von SPS-Applikationen. Vordergründig geht es um die Methoden:

    - Modellbasierter Entwurf
    - Rapid-Prototyping der Regelalgorithmen (Autocodegenerierung aus einer Simulationsumgebung)
    - Hardware-in-the-Loop Simulation (Simulation der Regelstrecke als Modell auf der Hardware/SPS)

    Zielsetzung der Arbeit ist es, zu bewerten, ob die genannten Methoden in der Praxis einen entscheidenden Vorteil im Vergleich mit konventionellen Methoden zum Entwurf einer Regelung liefern.

    Um die innovativen Methoden ausreichend bewerten zu können, wollte ich mich in form dieser Umfrage/Diskussion über eure praktischen Erfahrungen bzw. eurer praktischen Vorgehensweise zur Reglerdimensionierung informieren. Dabei soll sich die Umfrage auf die Dimensionierung eines PID-Reglers beschränken. Es wäre also nett wir ihr mal schreiben könntet, welche Strategien ihr bzw. eure Firma/Abteilung im Regelfall einsetzt.

    Gängige Methode dabei dürfte wohl die experimentelle Dimensionierung sein. Damit meine ich die experimentelle Parametereinstellung bei der Inbetriebnahme ohne die Strecke vorher zu analysieren. Eine weitere Vorgehensweise nutzt die bekannten Einstellregeln nach Ziegler/Nichols oder Chien/Hrones/Reswick wobei die Strecke meist zuvor anhand der Sprungantwort analysiert wird. Weitere könnten der Entwurf im Frequenz- oder Laplacebereich sein.

    Für eine kurze Erläuterung eurer Vorgehensweise bin ich sehr dankbar.

    Grüße
    tokram
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  2. #2
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    Jaja, die gute Reglerparametrierung ....
    Ein Laboringenieur in der FH hat mal gesagt: "Die lieben Studenten sind immer fleißig am Differentialgleichung aufstellen und wild am rumrechnen. Und dann kommt ein alter Ingenieur daher, peilt kurz über seinen dicken Daumen, und stellt dann Parameter ein, die genauso gut funktionieren...."

    Bisher habe ich mir in der Praxis die Einstellungen immer zurechtprobiert, da ich kaum mit Systemen zu tuen hatte, die sich mit überschaubaren Aufwand mathematisch nachbilden lassen. Spezielle Systeme (Antriebe + FUs, Hydraulikanlagen etc.) kommen ja eh meist schon mit vorgefertigter Regelung.
    Wenn es nicht zu genau werden muss, bastel ich mir auch gerne mal einen Fuzzyregler. So eine Regel-Matrix ist ja Ruck-Zuck aufgestellt.

  3. #3
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    Ich habe zwar mit komplexeren Regelstrecken zutun, aber auch hier greift der Grundsatz von jahrzehnten Erfahrung. Nimm den dicken Daumen.

    Allerdings halte ich es für äusserst wichtig die Berechnung anstellen zu können, und zwar gerade weil es in der PRaxis oft nicht so anwendbar ist. Allerdings ist es sehr schwierig wenn die Regelstrecke nicht so dimensioniert ist wie gewünscht, da kann der dynamische Druck über Ringmessdüssen schnell zur parablen angelegenheit werden was es nicht berechenbarer macht.

    Zum Thema adaptive Regelung (wenn hier auch nicht angesprochen) lass mich wissen wenn du den Stein der Weisen gefunden hast.

    Das allgemeine Problem mit Regelstreckensimulationen sind die dynamischen Lasten welche Abrubt wegfallen, gerade im Bereich von Raumregelungen wo die Strecke als solche schon per definition sehr träge ist. Hier wird gerne das Sprungantwort-Verfahren herangezogen,m welches aber bekanntermassen diverse nachteile hat, sofern die dynamischen Lastwechsel sehr häufig auftretten.

    Sicher sicher, "kann man alles berechnen, sag mir nur wie die Lastwechsel aussehen".

    Tja und da kommt dann die Realität ins Spiel, das kann man nicht erahnen, genauso wenig wie im Bereich der thermischen und relativen Feuchte-Luftbehandlung die subjektiven Eindrücke vorab bestimmbar sind. Zumeist wird die Regelung im Nachzug aber an genau diese Gegebenheiten angepasst.

    Zur Erstauslegung einer Regelstrecke für zum Beispiel hydraulische Anwendungen wird von mir aber immer Erst das Sprungantwort-Verfahren genutzt. Für Raumtemperatur oder abluftgeführte Feuchteregelungen benutze ich für das Führungsglied eher Erfahrung und für das Regelglied ziehe ich in der Regel wieder das Sprungantwortverfahren zu rate.

    Bei Druckregelung greift NUR die Erfahrung.

    Aber in jedem Falle wird nach der erstauslegung noch nach Erfahrung nachparametriert, sofern nötig

    Beispiel aus eigener Erfahrung:
    Ein Büroraum mit zwei Mitarbeitern, Be- und Entlüftung sowie einen Niedertemperatur-Heizkörper
    Links weiblich
    Rechts männlich

    Der Mann hat ne Klatze, ihm ist zu warm aber es zieht ihm am Haupt.
    Der Dame ist zu kalt, es zieht ihr aber nicht.
    Schreibtisch ist in der Mitte des Raumes, die Türe ist geschlossen.
    Was tun?

    Spätestens hier hören die Reglersimulationen auf zu wirken. Hier hilft zu 50% nachjustage über den Daumen und 50% Plazebo-Effekt.

    Kurz um, am Papier ist sicher alles berechenbar, scheitert aber in 70% der Fälle am an der direkten Schnittstelle mit dem Nutzer, der durch subjektive Empfindung einen Mangel anmeldet.

    Und die Regelstrecken die ein Mensch nicht subjektiv erfassen kann, sind auch nicht weniger von dynamischen Einflüssen abhängig. Man siehe ein Auto. Der Turbo-Regelkreis hat so viele dynamische Einflüsse(Wassergehalt im Treibstoff, Luftfeuchte, Aussentemperatur, Verbrennungstemperatur, Lastwechsel etc. pp.) das nicht einzig am Papier gearbeitet werden kann.
    Geändert von Markus Rupp (07.06.2012 um 08:32 Uhr)

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