Guten Tag, Ich weiß zwar die Eigenschaften des P- und des I-Reglers, kann mir diese aber nicht wirklich erklären/herleiten. Hat jemand Erklärungen dafür, dass der P-Regler schnell aber ungenau ist und der I-Regler langsam aber genau ist???
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Ich kann Dir versichern, dass man durch ein wenig ueberlegen auch selber drauf kommen kann.
Der P-Regeler ist ja nur die Regelabweichung x Proportionalfaktor. Damit hast du sofort die größte Änderung des Stellgrades. Da die meisten Regelstrecken Energie in die Umgebung verlören bzw. bei einem Stellgrad von 0 nicht "laufen" kann der P-Regler seinen Sollwert nicht erreichen. Der I Regler integriert die Regelabweichung über die Integrationszeit und braucht damit länger, behält aber bei einer Regelabweichung den Stellgrad und damit erreicht der I-Regler seinen Sollwert. Gruß JackFrost
Ich stelle das Regelverhalten mal in einfachen Beispielen dar; daraus sollte es eigentlich klar werden: P-Regler: Temperatur weicht um 2 K vom Soll ab -> Heizung auf 20% Temperatur weicht um 4 K vom Soll ab -> Heizung auf 50% I-Regler: Messung nach einer Minute, Temperatur weicht um 2 K vom Soll ab -> Heizleistung um 5% steigern Messung nach einer weiteren Minute, Temperatur weicht immer noch um 2 K vom Soll ab -> Heizleistung um weitere 5% steigern. Ob die Geschwindigkeit oder Genauigkeit besser oder schlechter ist, hängt immer nur davon ab, wie gut der Regler zur Regelstrecke passt. (Aber ja, bei Temperaturreglern ist es meist, wie von dir beschrieben.
Hallo hier im Forum gab es schon einige sehr gute Beiträge zur Regeltechnik - und obwohl es schon mehrfach mit wirklich guten Beispielen aus der Praxis oder auch mit für einen "normalen" ;-) Menschen besser nachvollziehbare Beispiele aus der Mechanik versucht wurde zu erklären wie ein Regler in Detail funktioniert und was all diese Regelprameter bewirken, fällt es nicht nur mir sehr schwer diese Regelparameter allgemein, unabhängig von den sehr gut verständlichen Einzelbeispielen zu verstehen. Scheinbar muss eine art "Knoten" im Gehirn überwunden werden um zu verstehen wie die Regeltechnik mit all ihren Parametern funktioniert. Und dieser Knoten ist wohl nicht nur bei mir sehr fest geknüpft. Die typische Lehrliteratur und erst Recht Wikipedia verwirren eigentlich nur noch mehr. Meine bewunderung an die welche Regeltechnik wirklich vollständig in Theorie und der Umsetzung in die Praxis verstehen und eventuell sogar einen echten Laien in jeden Detail verständlich und trotzdem korrekt weitergeben können. Praktiker
Praktiker schrieb: > Meine bewunderung an die welche Regeltechnik wirklich vollständig in > Theorie und der Umsetzung in die Praxis verstehen..... Es gab früher den Ausbildungsberuf eines BMSR-Techniklers (Betriebs- Meß- Steuer- und Regelungstechnik), den man mit nach Abschluß der 10 klassigen polytechnischen Oberschule erlernen konnte. Dazu brauchte man weder ein Abitur noch ein nachfolgendes Studium. Der Beruf ist verschwunden. Dafür sind Legionen von händeringenden Fachkräftemanglern aufgetaucht. :-((
Praktiker schrieb: > Scheinbar muss eine art "Knoten" im Gehirn überwunden werden um zu > verstehen wie die Regeltechnik mit all ihren Parametern funktioniert. > Und dieser Knoten ist wohl nicht nur bei mir sehr fest geknüpft. Mein Problem war immer, dass das alles so theoretisch und zusammenhanglos war. Da wurde die ganze Mathematik erklärt, alles theoretisch betrachtet, Übertragungsfunktion, Zustandsraumdarstellung, Reglerauslegung und alles sonst besprochen, aber ohne jeden Zusammenhang. Erst am Ende gab es dann mal ein Beispiel. Viel mehr hat es mir gebracht, ein Beispiel anzusehen und Schritt für Schritt zu verfeinern. Das wurde aber in den Vorlesungen nie so gemacht. Ich stelle mir so ein Vorgehen gerade in der Grundschule vor. Zuerst werden die Axiome erklärt, darauf aufbauend die Rechenoperationen bewiesen und am Ende des Jahre wird kurz gezeigt, dass man mit dem Gelernten auch Äpfel zusammenzählen kann. :-/
PID-Regler ganz kurz: P- schaut sich die Gegenwart an, I- schaut in die Vergangenheit D- schaut in die Zufunft.
der P Regler lebt von der Regelabweichung, eine Regelabweichung NULL kann es nicht geben sonst müsste die P Verstärkung unendlich sein und damit neigt der P-Regler zum Schwingen, unschön. Entweder schwingt die Kiste, ist aber schnell oder sie hat eine große Regelabweichung. Ein P-Regler hat kein Zeitglied ausser seine eigene Begrenzung, optimal ohne Zeitverzug. Ein I-Regler nähert sich gemütlich der Regelabweichung NULL braucht aber Zeit bekommt so aber die Regelabweichung kleiner über die Zeit.
Hallo " Dussel" deinen Beitrag ist nicht mehr viel hinzuzufügen außer der Frage: -Liegt es nur an eine Mischung aus Ignoranz und sich nicht in "Normalsterbliche" hinein versetzen zu können? Oder -An eine Art Standesdünkel: Wer zu "blöd" für ein Abitur ist und sich Mathematik etwas schwerer tut, soll bloß nichts verstehen - lass "uns" angehende Akademiker unter sich bleiben indem wir es möglichst umständlich darstellen und der Weg möglichst steinig ist? Die Wahrheit liegt wohl dazwischen. Aber ist es nicht traurig das das in der Jugend und Erwachsenenbildung nur auf Leistung und Bulimielernen gesetzt wird, warum darf ab einen bestimmten Alter lernen keinen Spaß mehr machen eventuell auch Spielerisch und "entdeckerisch" sein ? Warum nicht moderne Lernkonzepte wie sie teilweise bei Kindern zu Glück angewandt werden auch mal bei älteren versuchen. Aber das wäre ja Kindisch und Infantil. Was hat eigentlich Italien böses verbrochen, das ihre Städtenamen für diesen beschi... Leistungsdruck und Wettbewerb um jeden Preis herhalten müssen. Pisa, Bologna... Praktiker
Joachim B. schrieb: > der P Regler lebt von der Regelabweichung, eine Regelabweichung NULL > kann es nicht geben sonst müsste die P Verstärkung unendlich sein und > damit neigt der P-Regler zum Schwingen, unschön. Wenn man mit einer Pumpe einen Behälter füllt dann geht das mit einem P-Regler. Für alle anderen Regelstrecken die beim Sollwert Energie brauchen ist es so wie es Joachim B. geschrieben hat. Kleiner Faktor -> eher eine große Regelabweichung. Großer Faktor -> Schwingungen um den Sollwert Zur Not die Deno von Winfact 8 laden und mit Boris bisserl spielen. Da kann man gut simulieren was da passiert. Gruß JackFrost
Bastian W. schrieb: > Wenn man mit einer Pumpe einen Behälter füllt dann geht das mit einem > P-Regler. Dafür würde man ehr einen 1 oder 2 Punkt Regler nehmen und damit eine Pumpe oder Ventil an- oder ausschalten. Ein P-Regler würde die Zuflussmenge pro Zeit beeinflussen; also die Pumpleistung oder einen analogen Ventilöffnungsgrad. Cheers, Jörg
JJ schrieb: > Bastian W. schrieb: >> Wenn man mit einer Pumpe einen Behälter füllt dann geht das mit einem >> P-Regler. > > Dafür würde man ehr einen 1 oder 2 Punkt Regler nehmen und damit eine > Pumpe oder Ventil an- oder ausschalten. > > Ein P-Regler würde die Zuflussmenge pro Zeit beeinflussen; also die > Pumpleistung oder einen analogen Ventilöffnungsgrad. > > > Cheers, Jörg Es war nur als Beispiel gedacht das es Strecken gibt mit denen es gehen, aber bei den meisten geht's halt nicht. Gruß JackFrost
Bastian W. schrieb: > Wenn man mit einer Pumpe einen Behälter füllt dann geht das mit einem > P-Regler. Der Behälter wird nie voll. Je näher sich der Füllstand dem Ziel nähert, desto langsamer wird die Pumpe. Mit 0 Förderleistung muss sie am Schluss zum Ziel kommen. Das geht so nicht. Ausserdem dauert dieser Vorgang unendlich lange. Das sieht aus, wie die Ladekurve eines Kondensators. Der wird auch nie voll, wenn man ihn über einen Widerstand läd. Bastian W. schrieb: > Es war nur als Beispiel gedacht das es Strecken gibt mit denen es gehen, > aber bei den meisten geht's halt nicht. Genau mit Deinem Beispiel funktioniert es nicht. @TO: Stell Dir einen Tempomaten im Auto vor. Um eine gewünschte Geschwindigkeit zu halten, muss eine gewisse Menge Gas gegeben werden. Wenn Du bergauf fährst mehr Gas, bergab weniger Gas. Mit einem P-Regler würde nun bei theoretischem erreichen der Geschwindigkeit kein Gas mehr gegeben werden. Tatsächlich würde sich die Geschwindigkeit einstellen, bei welcher sich gegebene Gasmenge und Fehler zur Wunschgeschwindigkeit die Waage hielten. Bergauf wird der Wagen langsamer (größere benötigte Gasmenge = größere Differenz zur Wunschgeschwindigkeit) bergab schneller. -> schlechte Regelung Der I-Regler stellt in so einem Moment noch einen Fehler fest und lässt mit der Zeit die Gasmenge immer weiter anwachsen, bis der Fehler 0 ist. Die Wunschgeschwindigkeit ist erreicht. Wenn nun eine ansteigende Strecke kommt, wird der Wagen wieder langsamer, aber der I-Regler steigert nun wiederum die Gasmenge, bis die Wunschgeschwindigkeit wieder erreicht ist. Bergab genau umgekehrt. P-Regler finden so eigentlich nur in der Elektronik (z.B. linearer Spannungsregler) oder bei Strecken, welche schon I-Charakter besitzen, Anwendung. Z.B. elektrisches Thermostat direkt am Heizkörper. Den I-Anteil stellt der Stellantrieb dar. Ohne Fehler bleibt er dort stehen, wo er steht. Wird es zu kalt, wird er langsam aufgedreht. Die Sensorelektronik ist hier nur ein P-Regler. (Allerdings wird nicht stetig geregelt, sonst wären die Batterien schnell leer.) Gruß Jobst
>Der I-Regler stellt in so einem Moment noch einen Fehler fest und lässt >mit der Zeit die Gasmenge immer weiter anwachsen, bis der Fehler 0 ist. Man sollte sich aber auch im klaren sein, dass im ausgeregelten Zustand, der I-Anteil die Stellgroesse ist. Sieht man ab und zu dass der Antiwindup (Integratorlimit) zu klein ist und dadurch eben doch wieder ein P-Anteil benoetigt wird. Es gibt ja auch das Konstrukt Ausgang = Pi * error + Ki * sum(error) + Kd * (error(n) - error(n-1) + Ks * Soll
Jobst M. schrieb: > Der Behälter wird nie voll. Je näher sich der Füllstand dem Ziel nähert, > desto langsamer wird die Pumpe. Mit 0 Förderleistung muss sie am Schluss > zum Ziel kommen. Das geht so nicht. > Ausserdem dauert dieser Vorgang unendlich lange. > Das sieht aus, wie die Ladekurve eines Kondensators. Der wird auch nie > voll, wenn man ihn über einen Widerstand läd. Mit einem großen Faktor wird er sogar über den Sollwert gefüllt bzw. überlaufen. Mit ein paar Tricks wie minimaler Stellgrad >0 und abschalten der Pumpe bei erreichen des Sollwertes könnte man den man den Tank mit jedem beliebigen Füllgrad von 0 - 100 % füllen. Das gilt für einen Parametersatz nur bei einem Tank bei dem der Zusammenhang zwischen Füllhöhe und Inhalt linear ist. Bei ein einer Temperatur oder Drehzalregelung würde das auch mit Den Tricks nicht gehen. Ohne De Tricks würde das in der Tat auch bei dem Tank nicht gehen. Gruß JackFrost
Bastian W. schrieb: > Mit einem großen Faktor wird er sogar über den Sollwert gefüllt bzw. > überlaufen. Nicht mit einem P-Regler > Mit ein paar Tricks wie minimaler Stellgrad >0 und abschalten der Pumpe > bei erreichen des Sollwertes könnte man den man den Tank mit jedem > beliebigen Füllgrad von 0 - 100 % füllen. Dann ist es kein P-Regler mehr. Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Bastian W. schrieb: >> Mit einem großen Faktor wird er sogar über den Sollwert gefüllt bzw. >> überlaufen. > > Nicht mit einem P-Regler klar wenn er schwingt, die Regelverstärkung gegen unendlich läuft.
Jobst M. schrieb: > Dann ist es kein P-Regler mehr. Einen idealen P-Regler gibt es sowieso nicht, denn er müsste unendlich schnell auf Änderungen reagieren - da ist schon Einstein vor, real existierende Elektronik leistet das schon garnicht. Es ist ohne weiteres möglich, dass der P-Regler erst abschaltet, wenn der Sollwert schon überfahren wurde, was den Regler veranlasst, den Rückwärtsgang einzuschalten, mit dem gleichen Ergebnis. Daher schwingen die Regler so gerne. P, I, D sind mathematische Konstrukte, die es in der Realität nur näherungsweise gibt. Georg
Joachim B. schrieb: > klar wenn er schwingt, die Regelverstärkung gegen unendlich läuft. Dann ist es ein 1-Punkt-Regler Georg schrieb: > Einen idealen P-Regler gibt es sowieso nicht Für das befüllen eines Wassereimers wird es wohl ausreichen.
Jobst M. schrieb: > Bastian W. schrieb: >> Mit einem großen Faktor wird er sogar über den Sollwert gefüllt bzw. >> überlaufen. > > Nicht mit einem P-Regler > Wenn die Streckenverstärkung groß genug ist das erst bei "vollem" Tank der Stellgrad gesenkt wird und das Stellglied langsam ist wird der Tank überfüllt werden. Schwingen würde das System nur wenn auch gleich wieder was entnommen wird. >> Mit ein paar Tricks wie minimaler Stellgrad >0 und abschalten der Pumpe >> bei erreichen des Sollwertes könnte man den man den Tank mit jedem >> beliebigen Füllgrad von 0 - 100 % füllen. > > Dann ist es kein P-Regler mehr. > > Gruß > Warum soll das kein P-Regler sein wenn der Stellgrad begrenzt wird. Im Gegensatz zum Grenzwertschalter der die Pumpe erst beim erreichen des Sollwertes stoppen würde, würde der Regler die Pumpe vorher verlangsamen und durch die Begrenzung des Stellgrades läuft die halt mit einer minimalen Geschwindigkeit bis zum Sollwert und wird dann durch einen Limitkomperator o.ä. gestoppt. Dafür brauchst nur den Regler , die Füllstandsmessung und das Stellglied. Einen Grenzwertschalter wie z.B. einen Liquiphanten bräuchte es hier nicht. Gruß JackFrost
Jobst M. schrieb: > Strecken, welche schon I-Charakter besitzen, > Anwendung. > Z.B. elektrisches Thermostat direkt am Heizkörper. Den I-Anteil stellt > der Stellantrieb dar. Ohne Fehler bleibt er dort stehen, wo er steht. Danke für diese Erklärung! Mir ist klar, warum der offene Kreis einen I-Anteil benötigt, und wie man das formelmäßig sieht. Mir hat aber immer der kleine Anstoß gefehlt, um mir bildlich vorstellen zu können, was der vielbenutzte Ausdruck "I-Charakter" bedeutet.
Bastian W. schrieb: > Wenn die Streckenverstärkung groß genug ist das erst bei "vollem" Tank > der Stellgrad gesenkt wird und das Stellglied langsam ist wird der Tank > überfüllt werden. Schwingen würde das System nur wenn auch gleich wieder > was entnommen wird. Korrekt. Dann hat Dein Stellglied aber schon I-Charakter. Mittlerweile bin ich allerdings der Auffassung, dass wir es im Grunde genommen ähnlich sehen. Nur die pauschale Aussage, wie von Dir am Anfang getroffen, kann man so eben nicht stehen lassen. Gruß Jobst
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