Teaching:Grundlagen der Regelungstechnik (Praktikum)

LV-Nummer: 0430 L 030
Engl. Titel: Control Lab1
Gebiet: 0430 Institut für Energie- und Automatisierungstechnik
FG Regelungssysteme
Inhalt: Entwurf und Untersuchung von Regelkreisen mit Verfahren aus der IV Grundlagen der Regelungstechnik
LV-Art: PR, 2 SWS
Dozenten: Behrang Monajemi Nejad / Christian Schmuck / Markus Valtin
Anmeldung: Die Anmeldung erfolgt in der Einführungsveranstaltung am 11.04.2012 um 14:00 Uhr im Raum TC 006.; Studierende des Bachelor-Studienganges müssen das Praktikum danach zusätzlich beim Prüfungsamt als prüfungsäquivalente Studienleistung (siehe Infos beim Prüfungsamt) in ihre Modulanmeldung eintragen. Die Bestätigung darüber muss persönlich und vor Erbringung der ersten Teilleistung im Sekretariat (EN 237) abgegeben werden!
Beginn: Verbindlicher Einführungstermin: 11.04.2012, um 14:00 Uhr, im Raum TC006. Die Teilnahme an diesem ersten Veranstaltungstermin ist verbindlich. Nichtteilnahme führt zum Verlust des Praktikumsplatzes. Bei hoher Anmeldungszahl erfolgt die Auswahl der Teilnehmer nach folgendem Verfahren:

Termin: Mittwoch, 14:00 - 16:00 + Gruppentermine für die praktische Durchführung
Turnus: nur SS, wöchentlich,
Anrechenbarkeit: Bachelor, 3 LP, Wahlpflicht
Vorraussetzung: IV Grundlagen der Regelungstechnik (erfolgreiche Prüfung!)

Eine LaTeX-Formatvorlage mit Hinweisen zur Anfertigung des Protokolls und zur Textverarbeitunssoftware LaTeX finden sich hier.

Versuch 1a. Stromregelung für einen Gleichstrommotor: Im Hinblick auf die Drehzahlregelung des Motors soll in diesem Versuchsteil zunächst ein einschleifiger Standardregelkreis für den Ankerstrom der Gleichstrommaschine entworfen werden. Ziel der Regelung ist es, einen vorgegebenen Ankerstrom einzustellen und Störungen der Betriebsspannung auszuregeln. Für den Reglerentwurf wird das Wurzelortskurvenverfahren verwendet. Anschließend werden die quantitativen Eigenschaften des resultierenden Regelkreises analysiert.

Versuch 1b. Drehzahlregelung für einen Gleichstrommotor: Ziel des zweiten Versuchteils ist es, einen Drehzahlregelkreis zu entwerfen, der vorgegebene Winkelgeschwindigkeiten einstellt und Störungen in Form von Lastmomentänderungen kompensiert. Hierfür wird ein Kaskadenregelkreis mit unterlagertem Stromregelkreis verwendet. Zusätzlich soll eine Anti-Windup-Schaltung für beide Regler der Kaskadenregelung entworfen werden, um Windup-Effekte und eine Überlastung des Leistungsverstärkers zu verhindern.

Die Aufgabenstellung für beide Teile des Versuchs 1 finden Sie hier (aktualisiert am 25.04.2012).

Laborversuch: Gleichstrommotor

Versuch 2a. Winkelregelung eines invertierten Pendels: Dieser Laborversuch beschäftigt sich mit der Regelung eines nichtlinearen Systems, das am Arbeitspunkt eine instabile Ruhelage besitzt. Der Entwurf des Reglers erfolgt anhand des Wurzelortskurven- und Frequenzkennlinienverfahrens. Die Anwendung des letzteren Verfahrens setzt voraus, dass das Nyquistkriterium zur Stabilitätsprüfung bei instabilen Strecken beherrscht wird. Die Regelungsaufgabe besteht darin, den Stab aufrecht stehend mittels des Wagens zu balancieren.

Versuch 2b. Positions- und Winkelregelung eines invertierten Pendels: In diesem Versuch soll neben dem Winkel des invertierten Pendels zusätzlich die Wagenposition geregelt werden. Im Rahmen der Vorbereitung des Versuchs 2a "Winkelregelung eines invertierten Pendels" wurde deutlich, dass es bei dem Versuch, einen von Null verschiedenen Sollwinkel zu realisieren, zu einem anhaltenden Verfahren des Wagens kommt. Dieser Fakt kann ausgenutzt werden, wenn man zusätzlich zum Winkel auch noch die Wagenposition regeln möchte. Für die Regelung wird eine kaskadierte Regelkreisstruktur gewählt und der Positionsregler mit dem algebraischen Reglerentwurf (Polvorgabe) bestimmt.

Laborversuch: Invertiertes Pendel

Versuch 3. Regelung einer Luft-Temperatur-Regelstrecke (aktualisiert am 27.06.2012).: In diesem Versuch soll die Temperatur eines Heißluftgebläses geregelt werden. Da das System eine Totzeit besitzt, sollen zwei Regler entworfen werden, die diese Totzeit berücksichtigen. Es soll ein PID-Regler erweitert um einen Smith-Prädiktor entworfen werden. Alternativ wird ausserdem die Totzeit der Strecke durch einen Allpass (Padé-Approximation) approximiert und mittels Polvorgabe ein Regler entworfen. Anschließend wird das Führungsverhalten beider Regler mit und ohne Unsicherheiten in der Totzeit verglichen.Für die Lösung der Aufgaben wird dieses Scicos-Modell benötigt (aktualisiert am 26.06.2012).

Laborversuch: Luft-Temperatur-Regelstrecke

Termin	Thema	Dozent(in)/Tutor(in)	Raum
11.04.	Einführung und Organisatorisches		TC 006
18.04.	-	-	-

25.04.	Versuch 1a: Test + Besprechung	Dipl.-Ing. Christian Schmuck	EN 223
09.05.	Versuch 1b: Test + Besprechung	Dipl.-Ing. Christian Schmuck	EN 223

23.05.	—

30.05.	Versuch 2a: Test + Besprechung	Dipl.-Ing. Behrang Monajemi Nejad	EN 223
06.06.	Versuch 2b: Test + Besprechung	Dipl.-Ing. Behrang Monajemi Nejad	EN 223

20.06.	—

27.06.	Versuch 3: Test + Besprechung	Markus Valtin	EN 223

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