Mess- und Regelungstechnik

Mess- und Regelungstechnik (I)

Dozent:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Kroll

Angestrebte Lernergebnisse: 

  • Die Studierenden werden mit grundlegenden Aspekten der Messung technischer Größen vertraut gemacht. Sie können das Übertragungsverhalten von Messgeräten sowie Arten und Ursachen von Messabweichungen analysieren und bewerten.
  • Des Weiteren werden grundlegende Kenntnisse zur Analyse linearer dynamischer Systeme und zur Auslegung linearer einschleifiger Regler vermittelt. Diese sollen dazu befähigen, die Zusammenhänge in geschlossenen Wirkungskreisläufen zu verstehen und einfache Regler zu analysieren, zu verstehen und auszulegen.
  • Die Studierenden werden befähigt, die technisch-wissenschaftliche Literatur zu lesen.

Gliederung:

Teil Beschreibung
0 Fachgebiet MRT und Organisatorisches
0.1 Fachgebiet MRT
0.2 Organisatorisches
1 Einführung Regelungstechnik
1.1 Warum regeln?
1.2 Was ist eine Regelung und wie ist ein Regelkreis aufgebaut?
1.3 Was unterscheidet Steuerung und Regelung?
1.4 Nützliche Blockschaltbilder
1.5 Aufgaben von Regelungssystemen
1.6 Warum sollte ein Maschinenbauer über Regelung Bescheid wissen?
1.7 Anwendungsbeispiele für Regelungen
1.8 Was sind die methodischen Grundlagen und was ist die Vorgehensweise beim Entwurf?
1.9 Kursziel und Vorlesungsaufbau
2 Modellbildung
2.1 Einführung
2.2 Blockschaltbild
2.3 Einige grundlegende Systemeigenschaften
2.4 Linearisierung
2.5 Beschreibung dynamischer Systems mittels Differentialgleichungen
2.6 Lösung von Differentialgleichungen
2.7 Fallstudie 1: Füllstand Flüssigkeitsbehälter
2.8 Beschreibung linear Systeme an Hand spezieller Testsignale
2.9 Zustandsraumdarstellung
2.10 Fallstudie 2: Gleichstrommaschine
3 Beschreibung linearer kontinuierlicher Systeme im Frequenzbereich
3.1 Einführung
3.2 Laplacetransformation
3.3 Lösung linearer DGL mittels Laplacetransformation
3.4 Übertragungsfunktionen
3.5 Blockschaltalgebra
3.6 Frequenzgang
4 Eigenschaften wichtiger Übertragungsglieder
4.1 Einführung
4.2 P-Glied
4.3 I-Glied
4.4 D-Glied
4.5 Totzeitglied
4.6 PT1-Glied
4.7 PT1-Tτ-Glied
4.8 PT2-Glied
4.9 PTn-Glied
4.10 IT1-Glied
4.11 PI-Glied
4.12 DT1-Glied
4.13 PD-Glied
4.14 PID-Glied
5 Der Regelkreis
5.1 Einführendes Beispiel „Tempomat“
5.2 Einführung
5.3 Regelungsaufgabe und Anforderungen
5.4 Standardregelkreis
5.5 Regler vom PID-Typ
5.6 P-Regelung einer nichtlinearen stationären Strecke
5.7 (P)(I)(D)-Typ-Regelung einer PT1-Streck
5.8 P-, I- und PI-Regelung einer PT2-Strecke
5.9 Stationäre Eigenschaften allgemeiner Übertragungsglieder
5.10 Übergangsverhalten
5.11 Fallstudie Füllstandsregelung
5.12 Wichtige Begriffe
6 Stabilität linearer Regelsysteme
6.1 Einführung
6.2 Stabilitätsbegriffe und Bedingungen
6.3 Algebraische Stabilitätskriterien
6.4 Vereinfachtes Nyquistkriterium im Bodediagramm
7 Reglerentwurfsverfahren
7.1 Einführung
7.2 Einstellregeln und Faustformelverfahren
7.3 Regelkreise vom PT2-Typ
7.4 Polvorgabe und dominantes Polpaar
7.5 Wurzelortskurvenverfahren
7.6 Fallstudie 1 Füllstandsregelung (WOK)
7.7 Frequenzkennlinienverfahren (FKV)
7.8 Fallstudie 1 Füllstandsregelung (FKV)
7.9 Fallstudie 2 Drehzahlregelung GSM (FKV)
8 Einführung Messtechnik
8.1 Was bedeutet „Messen“?
8.2 Wo und wie wird gemessen?
8.3 Wonach bewertet man ein Messsystem?
8.4 Warum sollte ein Maschinenbauer über Messtechnik Bescheid wissen?
8.5 Anwendungsbeispiele für Messsysteme
8.6 Beispiele aus der geschichtlichen Entwicklung
8.7 Beispiele der technischen Entwicklung
9 Messtechnische Grundlagen
9.1 Aufgaben, Grundbegriffe und Einheiten der Messtechnik
9.2 Klassifizierung von Messmethoden
9.3 Übertragungsverhalten von Messsystemen
9.4 Messabweichungen
9.5 Messwertstatistik
9.6 Fehlerfortpflanzung
9.7 Maßnahmen zur Verringerung der Messabweichung
10 Ausgewählte Sensoranwendungen
10.1 Temperatur
10.2 Weg- und Winkelaufnehmer
10.3 Mechanische Spannung
10.4 Beschleunigung
10.5 Drehzahl

Prüfungsleistung:

Klausur.

Zur Klausurvorbereitung wird ein Repititorium angeboten. Der genaue Termin wird auf der Seite "Klausurtermine" bekanntgegeben.

Zugelassene Hilfmittel:

Zugelassene Hilfsmittel sind ein programmierbarer Taschenrechner sowie eine doppelseitig handbeschriebene DIN-A4-Seiten.
Die Korrespondenztabelle zur Laplacetrans­formation aus dem Skript sowie der ausgeteilte Zettel mit den Bodediagrammen der normierten Übertragungsglieder werden ihnen in der Klausur bereitgestellt.
Weitere Hilfsmittel (wie Unterlagen, Bücher, etc.) sind NICHT zuge­lassen.

Literatur:

Basisliteratur:

Zusätzliche Literatur zur Einführung in die Regelungstechnik:

Zusätzliche Literatur zur Messtechnik:

Informationen zu Räumen und Zeiten sowie Links zu Moodle finden Sie bitte auf der Kursübersicht des jeweiligen Semesters.

Gerne melden Sie Fragen und Anregungen an den Dozenten.