Kleines Lexikon der Steuerungs- und Regelungstechnik [2. Aufl.] 978-3-528-05040-5;978-3-663-01980-0

Table of contents :
Front Matter ....Pages 1-4
A (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 5-11
B (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 11-14
C (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 14-14
D (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 14-24
E (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 24-26
F (B. Wagner, G. Schwarze)....Pages 26-29
G (B. Wagner, G. Schwarze)....Pages 29-32
H (B. Wagner, G. Schwarze)....Pages 32-33
I (B. Wagner, G. Schwarze)....Pages 33-35
K (B. Wagner, G. Schwarze)....Pages 35-42
L (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 42-42
M (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 42-45
N (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 45-47
O (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 47-48
P (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 48-52
Q (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 52-52
R (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 52-58
S (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 58-69
T (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 69-70
U (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 70-72
V (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 72-73
W (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 73-74
Z (Dieter Bär, Hans Fuchs)....Pages 74-76
Back Matter ....Pages 77-109

Citation preview

40 REIHE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Herausgegeben von B. Wagner und G. Schwarze

KLEINES LEXIKON der Steuerungs- und Regelungstechnik Dieter Bär und Hans Fuchs 2., ergänzte und überarbeitete Auflage

SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH

REIHE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK RA RA RA RA RA RA RA RA

101 102 103 104 105 106 107 108

Beichell: Zuverlässigkeit und Erneuerung Franke: Abtastregelkreise mit Relaisreglern Paulin: ALGOL-Training Reinecke/Trenkel: Automatische Zeichenerkennung - Technische Grundlagen Reinecke/Trenkel: Automatische Zeichenerkennung - Geräte und Anlagen Dlto/Peschel: Anwendung statistischer Methoden in der Regelungstechnik Bittner: Pneumatische Meßumformer und Regler Pabst: Operationsverstärker

ISBN 978-3-663-01981-7 ISBN 978-3-663-01980-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-01980-0

1971 Lektor: Jürgen Reichenbach Bestell-Nummer: 5040 Alle Rechte vorbehalten. Copyright 1968 by Springer Fachmedien Wiesbaden Ursprünglich erschienen VEB Verlag Technik, Berlin 1968 Lizenzausgabe des VEB Verlag Technik, Berlin Einbandgestaltung: Peter Kohlhase

Vorwort zur 2. Auflage Zwischen der 1. und dieser 2.Auflage des "Kleinen Lexikons der Steuerungs- und Regelungstechnik" sind auch die Lexika über "Prozeßmeßtechnik" und "Datenverarbeitung" innerhalb der REIHE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK erschienen. Diese beiden Bände setzten deshalb einen Rahmen der Abgrenzung zu diesen Fachgebieten. In dieser 2., ergänzten und überarbeiteten Auflage wurden im wesentlichen einige gerätetechnische Begriffe und Begriffe neuer Fachgebiete, Z.B. der Prozeßrechentechnik, mit aufgenommen. Als wesentliche Erweiterung wird die dreisprachige Angabe der Begriffe angesehen. Die mehrsprachigen Begriffe sind allerdings nur insofern berücksichtigt, als sich diese äquivalenten Begriffe auch im russischen und englischen Sprachgebrauch durchgesetzt haben. Bei der Überarbeitung wurden wir durch einige Mitarbeiter des Instituts für Regelungstechnik tatkräftig unterstützt; ihnen sei an dieser Stelle herzlichst gedankt. Unser Dank gilt auch dem Institut für Regelungstechnik, Berlin, das uns durch interessante Arbeitsgebiete ermöglichte, diesen Band zu überarbeiten. Die Verfasser

3

Hinweise zur Benutzung

1. Das Lexikon ist nach deutschsprachigen Stichwörtern geordnet, soweit das möglich ist. 2. Ein Pfeil (t) weist darauf hin, daß das folgende Wort Stichwort dieses Lexikons ist. 3. Die Literaturangaben in eckigen Klammern bei den Stichwörtern beziehen sich auf das Verzeichnis auf S. 107. 4. Die dreisprachigen Stichwörterverzeichnisse findet der Leser für RussischDeutsch-Englisch ab S. 92 und für Englisch-Deutsch-Russisch ab S. 77.

4

x

A

Abbildungsgröße

mapping value

eCTeCTBeHHaR: Bhlxo,n;HaR: BeJIUqUHa

In der Meßtechnik übliche Bezeichnungsweise für den Begriff tlnformationsparamefer [8].

Abfallwert

0)

drop-out value

BeJIUqUHa OTrra,n;aHUR: (oTrrYCltaHUR:) ist derjenige Wert, bei dem bei faHender Eingangsgröße keine Änderung der Ausgangsgröße mehr zu merken ist. tHysterese.

Ablaufsteuerung

t

operating control

rrporpaMMHoe yrrpaBJIeHUe rro COCTOR:HUIO rrpoxom,n;eHUR: rrpon;ecca Bei einer Ablaufsteuerung ist die gesteuerte

Größe nur von den Zuständen (Abläufen) bestimmter Größen der Steuerung selbst und einem Programm abhängig. Das Programm gibt an, wie die Ausgangsgrößen des Programmgebers von den erfaßten Größen der Steuerung abhängen. In vielen FäHen sind Ablaufsteuerungen spezielle tSchaltsysteme, und die Programme werden über Lochkarten, Lochstreifen oder Magnetband in den Programmgeber eingegeben. Beispiele: Eine Motorpumpe pumpt auf Grund eines Auslösesignals in einen Behälter Flüssigkeit. Der Motor wird automatisch abgeschaltet, weun ein bestimmter Behälterstand erreicht ist, und bleibt abgeschaltet, bis ein neues Auslösesignal gegeben wird. Andere Einteilungsgesichtspunkte für Steuerungen führen zu tZeitplansteuerungen und tFührungssteuerungen.

AbtastgUed

sampling element

3JIeMeHT paSBepTRu tAbtastregelung.

Abtastregelung

t b) Abweichungsverhältnis deviation (offset) ratio R03rPrPUn;ueHT (oTHomeuue) OTRJIOHeHUR:

Das AbweichungsverhäItnis (dynamischer Regelfaktor) liefert einen frequenzabhängigen Vergleich der Abweichung mit und ohne Regler. Es läßt sich aus dem tFrequenzgang Fa des taufgeschnittenen Kreises ermitteln und folgt der Gleichung qJ

1 = Fa - 1 = lF'wl

Das Abweichungsverhältnis ist also gleich dem Betrag des Abweichungsfrequenzgangs F. w ' Wird q in Abhängigkeit von der Frequenz (}J aufgetragen, so lassen sich drei Bereiche erkennen, die die Wirkung des Reglers auf der Strecke charakterisieren (Bild) [3].

sampled-data control

CUCTeMa C o6paTHofi CBR:3bIO ,n;ucRpeTHhlX ,n;aHHhlx

Abtastregelungen (getastete Regelungen) enthalten neben tlinearen Obertragungsgliedern Abtastgliooer, die in äquidistanten Zeitabständen (in der Tastperiode T) das Eingangssignal abtasten. Im Bild a ist das Schema einer Abtastregelung dargestellt. Die Wirkung des Abtastglieds wird im Bild b gezeigt. Abtastregelungen findet man z. B. als Regelungen mit Fallbügelregler oder als Regler mit Kontaktthermometer [31].

a) Bereich 1: Für niedrige Frequenzen hat der Regler die gewünschte Wirkung. 5

0)

Bereich 7

Bereich 2 b)

w Bereich 3

Bereich 2: Wirkung des Reglers vergrößert die Abweichung (unerwünschte Resonanzerscheinungen). Bereich 3: Bei hohen Frequenzen verliert der Regler seine Wirkung; q nähert sich dem Wert q = 1.

Adaptives System

adaptive system

agaIITIIBHaH CIICTeMa

Adaptive Systeme (selbstanpassende Systeme) sind Systeme der selbsttätigen Regelung (oder Steuerung), bei denen sich der Algorithmus der Regelung (oder Steuerung) selbsttätig und zielgerichtet so ändert, daß eine erfolgreiche (optimale) Beeinflussung des Objektes verwirklicht wird.

Additionsglied

adder

CYMMIIPYIO~IIit OJIOK

Additionsglieder sind spezielle tRecheng/ieder, die die Operation, Addition oder Subtraktion (auch mit bewerteten Eingängen), ausführen. Wird dabei der Soll-istwert-Vergleich ausgeführt, so wird dieses Bauglied t Vergleichs.. glied genannt. Die symbolische Darstellung des AddItIonsglieds im tSigna!jiußplan ist die tAdditionsstelle.

summing point

TOqKa CYMMIIpoBaHIIH

Die Additionsstelle ist die symbolische Darstellung eines tAdditionsglieds. Punkte des tSignalfiußwegs, an denen mehrere tEingangssignale additiv zu einem tAusgangssignal verknüpft werden, heißen Addi:io~s­ stellen. Sie werden im tSigna!jiußplan wIe Im Bild dargestellt. Es gilt die Gleichung:

+

Xe 2

+ Xe3

Zur Kennzeichnung von Subtraktionen wird die Wirkungslinie desjenigen Signals, das sub6

~

mitbewerteten Eingängen b)

trahiert werden soll, durch ein Minuszeichen rechts neben dem entsprechenden Pfeil gekennzeichnet. Die Additionsstelle ist ein funktioneller Begriff und entspricht nicht immer einer gerätetechnischen Einheit. Additionsstellen sind z.B. Reglereingangsstufen.

A/D-Umsetzcr

analog-digital converter

aIraJIOrOBO-~II~poBo:ll: ITpeOOpaSOBaTeJIb

tAnaloglDigital- Wandler.

Aikenkode

Aiken code

ROg 8i1KeHa

tDezimal-binärer Kode

Aktives Glied

active element

aKTMBHhl:ll: 3JIeMeHT

Ein aktives Glied ist ein tBauglied, dem neben der in den verarbeitenden Signalen enthaltenen Energie zusätzliche Hiljsenergie zugeführt wird. Gegenteil: tpassives Glied.

Amplitudengang amplitude frequency response aMIIJIIITYAHO-qaCTOTHaH xapaKTepIIcTIIKa

Additionsstelle

X a = Xci

=f].

tFrequenzgang.

Amplitudenkennlinie amplitude characteristic aMITJIIITYAHaH xapaI,TepIIcTMKa

tFrequenzkennlinie.

Amplitudenmodulation amplitude modulation aMITJIIITygHaHMoAYJIH~IIH

Bei tSignalen, deren tlnjormationsparameter durch die Amplitude des tSignalträgers gegeben ist, bezeichnet man die umkehrbar ein-

deutige Zuordnung zwischen den zu signalisierenden Informationen und den Werten der Signalamplitude als Amplitudenmodulation (tModulation).

Man spricht dann von amplitudenmodulierten Signalen.

Amplitudenrand

amplitude margin

tPPOHT aMIIJIIrTYAhI

tFrequenzkennlinie [3].

Analog-Digital-Wandler s. A/D-Umsetzer AnaloglDigital- Wandler (AI D- Umsetzer) wandeln analoge tEingangssignale in digitale tAusgangssignale (Symbol s. Bild).

(tWandler) (tDigitales Signal)

Analoges Signal

analog signal

aHaJIOrOBhIÜ CIrrHaJI

Analoge Signale sind tSignale, deren tInformationsparameter in gewissen (meist technisch bedingten) Grenzen beliebige Zwischenwerte annehmen können (analoge Modulation). Als Informationsparameter kommen dabei die Amplitude des tSignalträgers oder eine andere durch den zeitlichen Verlauf des Signalträgers mitbestimmte Hilfsgröße in Frage (z.B. Frequenz oder Phasenlage einer Sinusschwingung; Höhe, Breite, Phasenlage oder Frequenz von Impulsfolgen). Einen tieferen Einblick in die Besonderheiten, Vor- und Nachteile der Informationsübertragung und -verarbeitung mit Hilfe analoger Signale erhält man, wenn man den Zusammenhang zwischen dem analogen Signal und der ihm aufgeprägten Information (insbesondere im Fall der Zahlenwertinformation) betrachtet. Es sei eine Größe gegeben, die in einem zu signalisierenden Bereich jeden beliebigen Wert annehmen kann. Die Aufgabe soll darin bestehen, den zeitlichen Verlauf dieser Größe mit möglichst hoher Genauigkeit zu signalisieren. Auf den ersten Blick scheint hier ein analoges Signal besonders gut geeignet, da sein Informationsparameter über einen Wertevorrat verfügt, der bezüglich seiner Vielfältigkeit dem der signalisierten Größe entspricht. Die Signalisierung kann dann so vollzogen

werden, daß mittels einer tMeßeinrichtung eine umkehrbar eindeutige Zuordnung zwischen den Punkten des Werteintervalls der signalisierten Größe und den Punkten des Werteintervalls des Informationsparameters hergestellt wird. Diese Zuordnung wird durch die tstatische Kennlinie der Meßeinrichtung (Bild a) bewirkt. Dadurch wäre theoretisch eine unbegrenzte Genauigkeit der Signalisierung denkbar. In der Praxis läßt sich auf diese Weise jedoch nur eine sehr beschränkte Genauigkeit erreichen. Diese Genauigkeitsbeschränkungen haben Ursachen, die mit dem Prinzip der analogen Signalisierung untrennbar verbunden sind. Sie lassen sich nur begrenzt graduell, nicht aber prinzipiell vermeiden. Die Ursachen bestehen darin, daß die im Bild a gezeichnete Kennlinie bei technisch realisierten Meßeinrichtungen und anderen t Übertragungsg!iedernin dieser idealen Form nicht existiert. Es ergeben sich folgende Abweichungen: a) Jede praktisch realisierbare statische Kennlinie hat eine mehr oder weniger starke, im allgemeinen auch noch arbeitspunktabhängige Hysterese. b) Die Gestalt der Kennlinie sowie ihrer Hysterese ist eine im allgemeinen sehr komplizierte Funktion der Parameter der in der Meßeinrichtung bzw. in den anderen Übergangsgliedern enthaltenen Bauelemente sowie äußerer Störeinflüsse (Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.). Alle diese Einflüsse, insbesondere die durch Alterung oder äußere Störungen hervorgerufenen Schwankungen der Bauelementeparameter, haben zur Folge, daß die Kennlinien im Lauf der Zeit Veränderungen unterworfen sind. Typisch für das Vorgehen in der tAnalogtechnik ist es nun, daß man versucht, für die geschilderten Kennlinienwanderungen Grenzen anzugeben. Man hat dann statt mit einer genau definierten Kennlinie mit einem "Kennlinienschlauch" zu rechnen (Bild b), der durch bestimmte Genauigkeitsforderungen so festgelegt wird, daß er alle in Frage kommenden Kennlinien mit Sicherheit enthält. Die punktweise Zuordnung zwischen dem Werteintervall der signalisierten Größe und dem Werteintervall des Informationsparameters geht dabei natürlich verloren. Nach Vorgabe des Kennlinienschlauches ist es nur noch möglich, einem Wert Xo der signalisierten Größe einen Bereich.dJo des Informationsparameters zuzuordnen; umgekehrt kann man von einem 7

J jflformoliofl5p(Jromeler

JZ

I I I

I I I I I

I I

-verarbeitung mit Hilfe analoger Signale nur bis zu Genauigkeitsforderungen von etwa 0, I % wirtschaftlich sind. Diese Grenze hängt auch noch von der Dimension des Signals und von der damit zusammenhängenden Gerätetechnik (Elektrotechnik, Pneumatik, Hydraulik usw.) ab.

I

I

i

Sigfl'olisierle (;rb& x

al

Xo

Xz

J iflformo!iofiSporomefer I I

I I I I

I

I I

I I

sign(Jlis/)rfe urö'ße x

Wert J 1 des Informationsparameters nur auf einen Bereich LlXl der signalisierten Größe zurückschließen (Bild b). Die Länge des Bereichs LlXl (gemessen in der Maßeinheit der signalisierten Größe) kann als (absoluter) Fehler bei der Signalisierung angesehen werden. Um eine allgemeine (absolute) Fehlerangabe für den gesamten Signalisierungsbereich zu erhalten, muß vorn Maximum aller derartigen Bereichslängen Llx ausgegangen werden. Durch Bezugnahme auf die Länge des gesamten Änderungsbereichs der signalisierten Größe kann daraus eine relative (evtl. prozentuale) Fehlerangabe gewonnen werden. Zu den hier beschriebenen Fehlern der analogen Signalisierung kommen noch diejenigen hinzu, die sich durch Störüberlagerung bei der Signalübertragung ergeben. Durch umfangreiche Signalverarbeitungen können sich schließlich die bereits vorhandenen Fehler in weitgehend unkontrollierbarer Weise überlagern. Es hat sich herausgestellt, daß der technische Aufwand für Einrichtungen zur Verarbeitung und Übertragung analoger Signale oberhalb gewisser Genauigkeitsforderungen extrem stark ansteigt. Die Praxis hat gezeigt, daß die industrielle Informationsübertragung und 8

Analogrechner

analog computer

BhlqHCJIUTeJIbHaH aHaJIOrOBaH MaIIIHHa

(Analogrechenmaschine, Differentialanalysator) Rechenanlage auf der Grundlage des Analogieprinzips zur Lösung von Anfangswert- und Randwertproblemen gewöhnlicher Differentialgleichungen, Fourieranalysen, Optimierungsproblemen und Modelluntersuchungen. Auf Grund seiner Arbeitsweise ist der Analogrechner besonders geeignet, dynamische Systeme zu modellieren (lModellregelkreis). Wenn das dynamische Verhalten des analogen Systems auf dem Analogrechner im gleichen Zeitmaßstab arbeitet wie das Originalsystem, so spricht man von Simulatoren. Moderne Analogrechner arbeiten rein elektronisch, die Originalsignale werden durch elektrische Spannungen nachgebildet. Als Ausgabe der Rechenergebnisse werden Schreibgeräte (x-y-Schreiber, Linienschreiber u.a.) oder analoge oder digitale Anzeigeeinheiten verwendet [11] [17]. Analogtechnik

analog technique

aHaJIOrOBaH TeXHUKa

Gegenstand der Analogtechnik ist der Entwurf und der Aufbau solcher Teile von Steuerungen und Regelungen, in denen die Informationsübertragung und -verarbeitung mit Hilfe lanaloger lSignale geschieht. Analyse einer Steuerung (Regelung) analyse of control aHaJIU3 CUCTeMbI yrrpaBJIeHUH (perYJIupOBaHIIH)

lFunktionelle Betrachtung.

Anlaufwert 06paTHaH

warm-up value BeJIUqUHa

CROPOCTrI

nellUH perYJIupyeMofi BeJIUqUHbI

Ältere Begriffsbildung : A = _1_. tanIX

U3Me-

Bei einem t Übertragungsglied mit Ansprechempfindlichkeit ändert sich die Ausgangsgröße erst ab einem bestimmten Wert der Eingangsgröße (Ansprechwert A.) [8]. Die statische Kennlinie eines Übertragungsglieds mit Ansprechempfindlichkeit ist im Bild dargestellt.

hit}

Ansprechwert

pick-up value

rropor 'lYBcTßHTeJIbHOCTH, cpa6aTbIBaHffH

Anregelzeit settling time, correction time BpeMH p;eMcTBHH perYJIHTOpa

Die Anregelzeit Ta. ist diejenige Zeitspanne, die beginnt, wenn die tRegelgröße nach einem Führungs- oder Störgrößensprung ein vereinbartes Toleranzband um die tFührungsgröße verläßt, und die endet, wenn sie in dieses Toleranzband erstmalig wieder eintritt. Das Toleranzband wird durch die Genauigkeit der Regelung und durch die Aufgabenstellung festgelegt und kann z.B. ± 1 % betragen. Störungen, die sich nur innerhalb dieses Toleranzbands auswirken, bringen die tRegeleinrichtung nicht zum Ansprechen. Im Bild wird Tan für einen Führungsgrößensprung gezeigt (tAusregelzeit Tau,)' x

rrapaMeTp

Der Ansprechwert eines Übertragungs glieds ist derjenige Wert der Eingangsgröße, bei dem bei steigender Eingangsgröße erstmalig eine merkliche Änderung der Ausgangsgröße auftritt. tHysterese, tAnsprechempjindlichkeit.

Anstiegsantwort

damp response

peaKI.\HH Ha JIHHeMHOe Bosp;eMcTBHe

Reaktion eines t Übertragungsglieds auf eine lAnstiegs/unktion.

Anstiegsfunktion Anstiegsfunktionen werden mitunter statt

tSprung/unktionen zur Prüfung von Regelkreisen oder deren Übertragungsgliedern als

Eingangssignal verwendet [3]. Die Zeitfunktion einer Anstiegsfunktion ist im Bild dargestellt. Es gilt x = at.

x

Arbeitsbewegung einer Regelung

Ansprechempfindlichkeit

pa60'lHM xop; CHCTeMbI perYJIHpOBaHH/I

response sensitivity

tZweipunktregelung.

rropor 'lYBcTBHTem,HocTH

Arten der Betrachtung BHP;bI paccMoTpeHHII

Steuerungen und Regelungen können/unktionell und gerätetechnisch betrachtet werden (tFunktionelle Betrachtung, lGerätetechnische Betrachtung) • Xe

Astatisches Glied s. I-Glied Ältere Bezeichnung für tl-Glied. 9

Aufgabengröße s. Sollwert Die Aufgabengröße einer Steuerung oder Regelung ist diejenige Größe, deren Beeinflussung gemäß der gestellten Aufgabe das Ziel der Steuerung oder Regelung ist. Auch Größenzusammenhänge können Aufgabengrößen sein. Der Aufgabenwert ist der Sollwert der Aufgabengröße. In manchen Regelungen unterscheiden sich Regelgröße x und Aufgabengröße, vor allem dann, wenn die Aufgabengröße nicht direkt oder mit großem Aufwand meßtechnisch erfaßbar ist. Aufgabe: Regelung der Dicke von Folien. Die Aufgabengröße ist die Foliendicke mit der Dimension Millimeter. Ausgeführte Regelung: Die gleichmäßige Dicke wird durch die Messung der Masse je Flächeneinheit der Folie erreicht. Regelgröße: Masse je Flächeneinheit.

Aufgabenwert s. Sollwert Der Aufgabellwert ist der lSo11wert der Aufgabengröße. open loop

pe30MHHYTaH CHCTeMa perYJmpOBaHHH

lStabilität

Ausgabeglied

output unit

3BeHO BbIBO).l;a, SJIeMeHT Bbl).l;a'lH

Ausgabeglieder sind lBauglieder, mit deren Hilfe lSignale oder tlnformationen von der jeweiligen Anlage nach außen abgegeben werden. Im Fall der Signalausgabe handelt es sich um Bauglieder, die Signale aus der jeweiligen Anlage zum Zweck der Anzeige, Registrierung oder der Weiterleitung an andere Anlagen erfassen. Im Fall der Informationsausgabe handelt es sich um Bauglieder, die den Informationsgehalt der von ihnen erfaßten Signale ihren externen Speichern zuführen (z.B. Lochkarten, Lochbänder, Magnetbänder, bedruckte Streifen usw.). Beispiele: Linienschreiber als registrierende Ausgabeglieder der Gesamtanlage; Stellantrieb als Ausgabeglied der Regelanlage; Streifendrucker als Ausgabeglied (Informationsausgabe) der Gesamtanlage.

10

output signal

BbIXO).l;HOil CHl'naJI

Ausgangssignal (eines lGliedes) heißt jedes lSignal, das am Ausgang eines Gliedes abgegeben wird.

Ausgleichswert

adjusted value

Bemr'lHHa IWMrrenCalVI:l1

Der Ausgleichswert q ist der Kehrwert des 1Übertragungsfaktors K (q = I/K); veraltete Bezeichnung.

Ausgleichszeit BpeMH HOMrr8HcHpoBaHIIH, BpeMH BblpaB-

Beispiel

Aufgeschnittener Regelkreis

Ausgangssignal

HHBaHHH

lKennwertermittlung.

Ausregelzeit settling time, eorreetion time BpeMH

).l;eilCTBHH

perYJIHTOpa,

Bp8MH

perYJIHpOBaHHH

Die Ausregelzeit Tau. ist diejenige Zeitspanne, die beginnt, wenn die IRegelgröße nach einem Stör- oder Führungsgrößensprung ein vereinbartes Toleranzband um die lFührungsgröße verläßt, und sie endet, wenn sie in dieses Toleranzband zum dauernden Verbleib wieder eintritt. Die Größe des Toleranzbands richtet sich nach der AufgabensteIlung der Regelung, der Genauigkeit und nach dem Ansprechwert der tRege1einrichtung und kann z.B. ± 1 % betragen (lAnregelzeit Tan). Die Ausregelzeit für einen Führungsgrößensprung ist unter Anregelzeit im Bild angegeben.

Ausschalttor

switeh-off gate

HJIIO'leBaH cxeMa BblHJIIO'leHIiH

Ein lTorglied mit einem Eingang und einem Ausgang, das bei Betätigung ausschaltet.

Automatische Regelung automatie regulation, self-regulation aBTOMaTH'leCHall CHCTeMa perymrpoBaHHH,

aBTOMaTH'leCHOe

perYJIHpOBaHHe

lSelbsttätige Regelung.

Automatische Steuerung automatie eontro! aBTOMaTH'leCHall CHCTeMa yrrpaBJIeHIfH, aBTOMaTH'leCHOe yrrpaBJIeIll1e

lSelbsttätige Steuerung.

B

Ausschlagsverfahren MeTOp; llBMepelUIlI rro OTHJIOH8HIIIO CTpeJI-

element

Hll

Bauglied

Das Ausschlagsverfahren ist ein Arbeitsprinzip für 1Wandler zur Messung oder Wandlung physikalischer Größen [8]. Die Eingangsgröße wird hierbei durch einen physikalischen Effekt (z. B. mit einem Meßwerk, Wellrohr oder Feder) direkt - ohne Rückführung und ohne Nullabgleich - in das Ausgangssignal umgewandelt. Ein Wandler nach diesem Verfahren entzieht dem Meßobjekt Energie. Bei energiearmen Meßobjekten können hierdurch Fehler auftreten. Der Fehler ist aber auch von der Güte der mechanischen bzw. elektrischen Bauelemente abhängig. Der Gegensatz zu diesem Verfahren ist das

flJI8M8HT KOHCTPYKl\lIlI, MOI-\YJIb

lKompensationsverjahren. Automatisier~gsgrad

level of automation

CT8rreHb aBTOMaTllBal\lIlI

Für den Automatisierungsgrad hat sich noch keine einheitliche Definition durchgesetzt. Zwei mögliche Definitionen sollen hier angegeben werden [13]. Die erste Definition (sog. UNO-Formel) geht von der Anzahl der Arbeiter aus: A

- PAK. + J Kü • 100 • - PAge. + J Kü

A. Automatisierungsgrad PA Kü Produktionsarbeiter mit Kontroll- und

Überwaehungsfunktionen ingenieurtechnisches Personal mit Kontroll- und Überwachungsfunktionen PAg., Produktionsarbeiter gesamt

J Kü

Günstiger scheint die Definition zu sein, die von der Anzahl der automatisierten Teiloperationen zu der Gesamtzahl der Operationen eines Produktionsprozesses ausgeht: A

:E TO iA

__1_ _

• -

TO ges

TO iA automatisierte Teiloperationen TO ... Anzahl der gesamten Teiloperationen

eines Prozesses

Die Berechnung des Automatisierungsgrads dient u. a. dazu, Entscheidungen für weitere Automatisierungsvorhaben zu planen und Vergleiche über den Stand der Automatisierung von Produktionsprozessen anstellen zu können.

Stehen bei einem Gerät, einer Gerätegruppe oder einem Geräteteil die Stellung und Funktion in einer Steuer- oder Regelanlage im Vordergrund der Betrachtung, so ist es als Bauglied zu bezeichnen. Die Benennung von Geräten, in denen mehrere Bauglieder zusammengestellt sind, ist nach dem für die Erfüllung der Regel- oder Steueraufgabe wichtigstem Bauglied zu wählen. command signal

Befehlssignal KOMaHp;Hhlil: ClIrHaJI

Ein Befehlssignal ist ein lSignal, das als Information einen Befehl überträgt, z.B. als Ausgangsgröße einer Eingabeeinrichtung (Schalter, Schaltuhr, Kurvenscheibe, Magnetband u.a.m.). Beharrungszustand

steady-state condition

YCTaHoBlIBlIIllil:ClI p8l1tlIM

Im Beharrungszustand eines IRegelkreises sind alle Einschwingvorgänge abgeklungen; der Kreis befindet sich in Ruhe. Binäres Elementarglied binary elementary unit flJI8M8HTapHo8 ollHapHo8 BB8HO

tBinäre Schaltsysteme werden durch Netz-

werke binärer Elementarglieder realisiert [5] [18].

Für die Realisierung speicherfreier binärer Schaltsysteme reichen folgende Arten von binären Elementargliedern aus: 1. Negatoren (NICHT-Glieder) 2. UND-Glieder (Konjunktionsglieder) 3. ODER-Glieder (Disjunktionsglieder) Ein NICHT-Glied (Negator) ist ein binäres Elementarglied mit einem binären Eingangssignal x und einem binären Ausgangssignal y, bei dem das Ausgangssignal stets den entgegengesetzten 1Signalwert des Eingangssignals annimmt. Bild a zeigt die lSchaltbelegungstabelle und das allgemeine Symbol eines NICHT-Gliedes. Ein UND-Glied (Konjunktionsglied) ist ein binäres Elementarglied mit n ;;; 2 Eingangssignalen Xl' ... , Xn und einem Ausgangssignal y, bei dem das Ausgangssignal genau dann den tSignalwert L annimmt, wenn alle 11

Eingangssignale den Signalwert L annehmen. Bild b zeigt die tSchaltbelegungstabelle und das allgemeine Symbol eines UND-Gliedes mit 3 Eingangssignalen. Ein ODER-Glied (Disjunktionsglied) ist ein binäres Elementarglied mit n ;?; 2 Eingangssignalenx" ... ,X. und einem Ausgangssignaly, bei dem das Ausgangssignal genau dann den Signalwert L annimmt, wenn mindestens ein Eingangssignal den Signalwert Laufweist. Bild c zeigt die tSchaltbelegungstabelle und das allgemeine Symbol eines ODER-Gliedes mit 3 Eingangssignalen.

I

y

oL

~

L 0

a)

X, Xl X3

00 00 oL oL L0 L0 LL L L

Y

o0 L0

o0

L 0

o0

L 0

o0

L L

XI Xl XJ

b)

Y

o0 o0

o0 L L 0 L0 L oLL L L0 o L L OLL LL0 L L L L L Xs

cl

xt

Y

o 0 früherer Ausgoflgssignolwerl Ne/öl erholten oL 0 L 0 L L L Je noch Ausführuflg: L,O oder verboten

X, Xl

o0

L OLL L 0 L L L0

12

d)

Y

Xl Xl

~:t

~ e)

Y

00 L oL 0 L 0

~ L -'=- !!... -=- T

Zur Realisierung sequentieller Schaltsysteme kommen zu den bereits genannten binären Elementargliedern speichernde binäre Elementarglieder hinzu. Am häufigsten werden in diesem Zusammenhang Flipflops verwendet. Ein Flipflop ist ein binäres Elementarglied mit zwei Eingangssignalen x, und X, sowie einem Ausgangssignal y. Hat nur das Eingangssignal X, (Speichersignal) den Signalwert L, so nimmt das Ausgangssignal y den Signalwert L an. Hat umgekehrt nur das Eingangssignal X, (Löschsignal) den Signalwert L, so nimmt das Ausgangssignal y den Signalwert 0 an. Hat keines der beiden Eingangssignale den Signalwert L, so behält das Ausgangssignal y seinen bisherigen Signalwert bei. Sind schließlich beide Eingangssignalwerte gleich L, so führt dies je nach Art des Flipflops zu einer verbotenen Eingangskombination, zur Speicherung oder zur Löschung des Flipflops. Bild d zeigt Schaltbelegungstabelle und allgemeines Symbol des Flipflops. Zur Realisierung speicherfreier binärer Schaltsysterne werden häufig auch sog. NANDGlieder bzw. NOR-Glieder als Elementarglieder verwendet. Beliebige speicherfreie Schaltsysterne lassen sich sowohl unter ausschließlicher Verwendung von NAND-Gliedern als auch unter ausschließlicher Verwendung von NOR-Gliedern realisieren. Bei einem NAND-Glied (NON AND) handelt es sich um ein binäres Elementarglied, das die negierte Konjunktion der Eingangssignale erzeugt (Bild e). Bei einem NOR-Glied (NON OR) handelt es sich um ein binäres Elementarglied, das die negierte Disjunktion der Eingangssignale erzeugt (Bild f).

Binäres Schaltsystem binarynumber system ORHapHaH cn:CTeMa Ein binäres Schaltsystem ist ein t Übertragungsglied, das binäre tEingangssignale zu binären tAusgangssignalen verarbeitet. Binäre Schaltsysteme werden nach den Methoden der ISchaltalgebra aus tbinären Elementargliedern (z. B. Negatoren, ODER-Gliedern, UND-Gliedern, Flipflops) aufgebaut. Ein binäres Schaltsystem wird als speicherfrei bezeichnet, wenn in jedem Zeitpunkt die tSignalwerte aller binären Eingangssignale die Signalwerte aller binären Ausgangssignale eindeutig bestimmen. Beliebige speicherfreie binäre Schaltsysteme lassen sich aus Netzwerken von Negatoren, UND-Gliedern und ODER-Gliedern realisieren. Insbesondere läßt sich daher jedes speicherfreie binäre Schaltsystem aus Reihen-Parallel-Schaltungen von Relaiskontakten aufbauen. Speicherfreie binäre Schaltsysteme werden gelegentlich auch als binäre Schaltkreise bezeichnet. Ein binäres Schaltsystem wird als speicherbehaftet oder als sequentiell bezeichnet, wenn es binäre Speicherglieder (tFlipjlops, t Verzögerungsglieder) enthält. In diesem Fall hängen die tSignalwerte der binären Ausgangssignale, außer von den Signalwerten der binären Eingangssignale, in jedem Zeitpunkt auch von den Zuständen der binären Speicherglieder ab. Sequentielle binäre Schaltsysteme werden gelegentlich auch als binäre Schaltwerke bezeichnet.

Binäres Signal

binary signal oRHapHhIM: cn:rHaJI Ein tSignal mit genau einem tlnformationsparameter heißt binär, wenn dieser Informationsparameter nur zwei verschiedene (im allgemeinen mit L bzw. 0 symbolisierte) Werte annehmen kann.

Binärkode

binary code j:\BOn:QHhIM: (on:HapHhIß) IWj:\ Unter einem Binärkode versteht man einen tKode für ein solches tdigitales Signal, bei dem alle Informationsparameter binär sind, also nur zwei durch 0 bzw. L symbolisierte Werte annehmen können. Die bei einem Binärkode auftretenden tKodewörter bestehen daher nur aus den Zeichen 0 und L. Jede einzelne Stelle eines binären Kodeworts heißt tBit. Die bekanntesten Binärkodes sind der lDualkode und die ldezimal-binären Kodes (tdezimal-

dualer Kode, tDreiexzeßkode, tAikenkode)

[18].

Bit

bit ORT Ein Bit ist eine einzelne Stelle eines tBinärkodeworts. Häufig wird auch der zugehörige binäre tlnformationsparameter als ein Bit bezeichnet. Hiervon ist die in der Informationstheorie gebräuchliche Maßeinheit 1 bit für die Informationsmenge zu unterscheiden [13] [18].

Bleibende Regelabweichung offset, steady-state error YCTaHoBRBIIIaHcH olliRoHa perYJIllpOBaHn:H Die bleibende Regelabweichung XB ist die im eingeschwungenen Zustand der tRegelgröße vorhandene tRegelabweichung [3]. Für einen Stör sprung ist X o im Bild angegeben.

t Block

block OJIOH In tSignaljlußplänen (Blockschaltplänen) werden die einzelnen t Ubertragungsglieder einer ISteuerung oder IRegelung durch Blöcke symbolisiert. Für die Darstellung der Blöcke gibt TG L 14091 Hinweise. Einige Beispiele für die Darstellung sind in den Bildern angegeben [3]. Zur näheren Kennzeichnung des Übertragungsverhaltens der Glieder werden in diese Blöcke t Ubertragungsfunktionen lFrequenzgänge, Istatische Kennlinien eingetragen (Bilder).

~

Lineares Glied mit einem Eingangssignal

xel~xa

Lineares Glied mit mehreren Eingangssignalen

a)

Xel

xe3

b)

~ cl

Nichtlineares Glied mit einem Ein .. gangssignal

13

Xel Xel

xe3

D

Xal

xa2

d)

~e

[.k:::.1 i

a

0)

e ((lW) . a ~ b)

~e

1*) :a cl

~e

1J1-r ) d)

:a

Binäres Glied

D

Eingangssignalen und mehreren Ausgangssignalen

D/A-Umsetzer, DIA-Wandler digital-analog converter

mit mehreren

Lineares Glied miteingetragener übergangsfunktion

Nichtlineares Glied mit eingetragener statischer Kennlinie

H8saTyxalOII\1I8 HOJIe5aHlIH lEinschwingverhalten. lStabilität.

Dreipunktglied mit eingetragener Kennlinie

BMSR-Technik pIocess instrumentation and control engineering TeXHIma H3MepeHuH, yrrpaBJIeHUH 1I perYJIHpOBaHuH rrpOH3BO)l;CTB8HHLIX rrpoI\eCCOB

Abkürzung für Betriebsmeß-, Steuerungsund Regelungstechnik.

Bode dia gram

)l;lIarpaMMa BO)l;e

Eine mögliche, aber nicht sehr häufige Bezeichnung für tFrequenzkennlinien [9].

Boolean algebra

aJIre5pa BYJIJI

Am Ende des 19.Jahrhunderts von G.Boole aufgestellter Rechenkalkül für die logische Verknüpfung von Aussagen. Aus der Boolesehen Algebra hat sich die moderne mathematische Aussagenlogik entwickelt, deren Interpretation im Hinblick auf die Verknüpfung lbinärer Signale die tSchaltalgebra darstellt.

c Code s. Kode lKode.

14

attenuation

saTyxaHHe, )l;eMmIllIpoBaHHe, ycnoKoeHHe tEinschwingverhaltell.

Blockschaltplan

Boolesche Algebra

Dämpfung

Lineares Glied roit eingetragenem Frequenzgang

tSignalfiußplan.

Bodediagramm

AlICKp8THO-aHaJIOrOBLlfi: npeo5pa30BaT8JIL tDigital( Analog- Wandler [5].

Dauerschwingung

limit cyc1e

Datalogger

data logger

rrpH50p pernCTpaI\lIH )l;aHHLIX

Aus dem englischen Sprachgebrauch entnommener Begriff für lMeßwerterfassllllgssystem [5].

DDC-Regelung

direct digital control

rrpHMoe I\H 1 verschiedene Werte annehmen kann, so gibt es ~ verschiedene n-stellige Kodewörter für dieses Signal. Jedes Kodewort wird als ein tSignalwert dieses digitalen Signals aufgefaßt. Alle ~ Kodewörter zusammen bilden den !Signalvorrat des digitalen Signals. Häufigtritt der Fall auf, daß alle Informationsparameter eines digitalen Signals binär sind. In diesem Fall ist die tKodebasis k = 2, und jedes Kodewort stellt eine Folge von Symbolen L bzw. 0 dar. Durch einen !Kode wird jedem Kodewort des Signalvorrats die von diesem dargestellte Information zugeordnet. Kodewortabstand MHTepBaJI RO/l:OBbIX CJIon

40

Unter dem Kodewortabstand zweier gleich langer tKodewörter des tSignalsvorrats eines Signals mit binären t/nformationsparametern versteht man die Anzahl derjenigen Stellen, in denen sich diese beiden Kodewörter unterscheiden. Durch tRedundanz eines Kodes kann erreicht werden, daß je zwei für die Informationsdarstellung verwendete Kodewörter einen bestimmten Mindestabstand > 1 erhalten. Auf dieser Grundlage ist eine automatische tFehlererkennung oder Fehlerkorrektur möglich. Kodierung

co ding

RO/l:MpOBaIIMe

!Kode.

conjunction

Konjunktion ROH'blOHRI(MH

tSchaitfunktion.

Konjunktionsglied

conjunction element

:meMeHT ROH'blOHRI(I'IM

!Binäres Elementarglied.

Kontinuierliches Signal

continuous signal

HerrpephIBHblfi CMrHaJI

Ein !Signal heißt kontinuierlich, wenn seine ! Signalwerte in jedem beliebigen Zeitpunkt die ihnen jeweils zugeordneten Informationen abbilden. Bei kontinuierlichen Signalen können daher in jedem beliebigen Zeitpunkt die von diesem Signal dargestellten Informationen erhalten werden. Im Hinblick auf Beispiele vgl. Signal. Das Gegenstück zu einem kontinuierlichen Signal ist ein !diskontinuierliches Signal. Kompensationsverfahren compensation method crroco6 ROMneHcaUMM

Arbeitsprinzip zur Wandlung oder Messung physikalischer Größen, wobei der Meßgröße eine vom Wandler erzeugte Kompensationsgröße entgegengeschaltet wird. Der Kompensationskreis ist ein Regelkreis, der die Abweichung zwischen Meßgröße und Kompensationsgröße gegen Null gehen läßt. Die Ausgangsgröße ist proportional der Kompensationsgröße und damit der Ausgangsgröße. Kompensationsmeßeinrichtungen entziehen dem Meßobjekt im abgeglichenen Zustand keine Energie. tKraftkompensationsverfahren.

Korrelation

correlation

RoppeJUIl~MH

Eine Korrelation von Signalen beschreibt statistisch zu wertende Abhängigkeiten zwischen Zeitverläufen. Durch die "Kreuzkorrelationsanalyse" wird der Grad der kausalen Abhängigkeit eines Zeitsignals von einem anderen ermittelt. Durch die "Autokorrelationsanalyse" wird die innere kausale Bindung eines Zeitsignals bewertet. Die Verfahren basieren auf einer speziellen integralen Mittelwertbildung, die zur Korrelationsfunktion führt. Korrelationsfunktion und Leistungsspektrum sind ineinander überführbar. Anwendungen findet die Korrelationstechnik in der modernen Meß- und Nachrichtentechnik zur Identifikation von Systemen und Signalen [30]. Kraftkompensationsverfahren MeToll: CMJIOBofi ROMlJeHcan;MM

Das Kraftkompensationsverfahren ist ein spezielles Verfahren der Kraftkompensation, bei dem der Vergleich der Eingangsgröße mit der Kompensationsgröße über einem Kraftvergleich durchgeführt wird. In der BMSRTechnik findet das Kraftkompensationsverfahren vor allem bei der Messung verfahrenstechnischer Größen (Temperatur, Druck, Differenzdruck, Dichte und Füllstand) Anwendung. Als Beispiel sei eine elektrische Kraftkompensation im Bild dargestellt.

Die Eingangsgröße Xe wirkt auf einen Hebelarm. Die Auslenkung des Hebels erzeugt im induktiven Geber 1 ein Signal, das über einem Verstärker 2 einer Tauchspule 3 zugeführt wird. Die so erzeugte Kraft wird der Auslenkung des Hebels entgegengebracht. Das Ausgangssignal x. ist somit proportional dem Eingangssignal Xe [8]. Kreisverstärkung

closed-Ioop gain

YClweHMe aaMRHYToro IIIJIefiq,a

Besteht der lineare Regelkreis aus einer 1Rege/strecke mit Ausgleich (I Übertragungs!aktor Ks) und einer lRege/einrichtung mit Ausgleich (Übertragungsfaktor KR), so ist die

Kreisverstärkung Vo der Übertragungsfaktor

des aufgeschnittenen Regelkreises (Hintereinanderschaltung von Regeleinrichtung und Regelstrecke). Vo = KRKs (dimensionslos) Die Kreisverstärkung Vo hat besonders bei Stabilitätsuntersuchungen von Regelkreisen Bedeutung. Der Wert 1

R=-1 + Vo

wird lRegelfaktor genannt. Kritischer Punkt

critical point

RpMTHqeCRaH TOqRa

IStabilität.

kv-Wert

cv-coefficient value

BeJIHqHHa rrporrycRHofi crroC06HOCTI-I R v

2

!

Ventilkoeffizient. Der Zahlenwert des Ventilkoeffizienten gibt bei Stellventilen den Wasserdurchfluß in m 3 jh bei einem Druckabfall am Stellglied von 1 kpjcm2 an. Xa Seine Berechnung erfolgt für Flüssigkeiten nach der Gliederung k v = cdA.

JÜ1

Po ;

(10

A

Öffnungsquerschnitt in cm2

(10

Dichte in kgjdm 3 Durchflußbeiwert (dimensionslos) Konstante für die Untersuchung von Maßeinheiten

L1po Druckabfall in kp/cm 2

IX

c

Der kv-Wert wird oft auch als wirksame Öffnung bezeichnet. Die Kenntnis des kv-Wertes 41

ermöglicht eine wesentlich genauere Berechnung von Stel1ventilen [28].

Logische Glieder

logic elements

3JIeMeHThI JIOrllHll, JIOrllqeClme SJIeMeHThI

IGlieder zur logischen Verknüpfung von lbinären Signalen (Ibinäre Glieder).

L Laufbereich Der Laufbereich einer tl- Regeleinrichtung ist derjenige Bereich, in dem sich die IRegelgröße ändern muß, um die Geschwindigkeit der IStellgröße von Nul1 auf ihren maximalen Wert zu bringen.

3JIeMeHT JIOrllqeCHOll CBR3ll

IEinäre Elementarglieder.

Lose

backlash

BeJIllqllHa (rrapTlll1) cepllll

IAnsprechempfindlichkeit.

linear approximation

Lineare Näherung

mmellHoe rrpll6JIllmeHlle

Gekrümmte Istatische Kennlinien werden häufig zur Vereinfachung der Betrachtung in gewissen Bereichen durch lineare Ersatzkennlinien angenähert. Eine derartige Maßnahme wird als lineare Näherung einer Istatischen Kennlinie bezeichnet (Bild).

/

Logisches Verknüpfungselement logical circuit module

/-:[rsafz-

kennlinie

M Maximale Regelabweichung

set-up error

MaHCllMaJIhHOe OTHJIOHeHU8 perYJIllpyeMOtt BeJIllqllHhI

Die maximale Regelabweichung X M ist der größte Wert der Regelabweichung x w , der während eines Regelvorgangs auftritt. Im Bild ist die maximale Regelabweichung X M für einen Störungssprung angegeben. Xw

Xe

Zur weiteren Behandlung des Übertragungsglieds wird dann die linearisierte Kennlinie herangezogen und die Methoden der linearen Regelungstheorie benutzt. Lineares Übertragungsglied linear transfer circuit JIllHellHhlll 3JIeMeHT rrepeAaqll

Ein Übertragungsglied heißt linear, wenn das Überlagerungsgesetz (Superpositionsgesetz) gilt. Die Wirkungen mehrerer Eingangssignale können einzeln betrachtet werden und danach in jedem beliebigen Zeitpnnkt aus der Summe der Wirkungen die Gesamtwirkung bestimmt werden. LogarithmischesFrequenzbild Bode diagram JIOrapllTMllqeCHal1 cxeMa qaCTOThl, AllarpaMMa BOAe

Andere linien.

42

Bezeichnung

für

IFrequenzkenn-

Die maximale Regelabweichung ist von der Art und der Größe der Störungs- oder Führungsgrößenänderung abhängig. Bei Gewährleistungen in Projekten sollten deshalb die Größe, der zeitliche Verlauf und die Angriffst elle der Stör- und Führungsgrößen im Regelkreis vereinbart werden. Mehrfachregelung OAHOBpeMeHHoe

multiple control perYJIllpOBaHlle

Hec-

HOJIhHllX 06"heHTOB

Gleichzeitige IRegelung mehrerer IRegelgrößen eines Systems, bei dem die Regelgrößen durch eine Kopplung voneinander abhängen. Die allgemeine Beschreibung der Regelstrecke einer Mehrfachregelung von n Eingangsgrößen Y, ... Yn und n Ausgangsgrößen x, ". X n liefert die Gleichung (Bild a)

n

n

i= 1

1= 1

X K = L;AKjy; + L:BK1X,;

Neue Bezeichnung für IMehrfachregelung.

k= 1···n

Als günstig zu behandelnde Strukturen haben sich die p-kanonische (Bild b) und die vkanonische (Bild c) Form ergeben.

0)

Yz----4---l

Xz

b)

Mebrpunktglied MHorOII03Un;nOHHblH 3JIeMeHT

Bei Mehrpunktgliedern nimmt die Ausgangsgröße X a für wachsende Werte der Eingangsgröße Xe mehrere diskrete Werte an. Mehrpunktglieder, die analoge lEingangssignale zulassen, werden durch die Kennlinien statisch charakterisiert (tstatische Kennlinie). Im Bild a ist als Beispiel ein 5-Punkt-Glied angegeben. Ein Mehrpunktglied wird durch seine Schaltpunkte XI beschrieben (Bild a). Zu den Mehrpunktgliedern gehören folgende typische Glieder: 1. Zweipunktglied ohne tHysterese (Bild b) 2. Zweipunktglied mit tHysterese (Bild c) 3. Dreipunktglied ohne tHysterese (Bild d) 4. Dreipunktglied mit tHysterese (Bild e)

x,

y,--~

0)

I---+--~xz

.-1JL ..

cl

c)

(In den Bildern für eine Zweifachregelung n = 2 - angegeben.) Mit Hilfe der Theorie der Mehrfachregelung ist es möglich, Entkopplungsregler zu dimensionieren, die die Kopplungen der Regelgrößen über die Regelstrecke eleminieren. Da die gefundenen Entkopplungsalgorithmen im allgemeinen technisch schwer oder gar nicht zu realisieren sind, werden Verfahren zur näherungsweisen Entkopplung erarbeitet und mit Erfolg angewandt [3] [6] [37].

neJIUqUH

rr-=-

r-

~ d)

JJiXe e)

Ein Mehrpunktglied heißt Mehrpunktg/ied mit Hysterese, wenn seine statische Kennlinie für wachsende Eingangssignale anders verläuft als für fallende Eingangssignale (tHysterese). multi-step signal, multi-position signal

multi-variable contral perYJUlpoBaHluI

Xal

)

Mebrpunktsignal

Mebrgrößenregelung CUCTeMa

~

a

x

HeC[WJIbHUX

MHOrOTOqeqHblH CUrHaJI

Ein tdiskretes Signal mit genau einem lInfor43

mationsparameter heißt Mehrpunktsignal, wenn die einzelnen tSignalwerte des tSignalvorrats dieses Signals durch die möglichen Werte des Informationsparameters gegeben sind. Durch tdiskrete Modulation wird jedem Signalwert eines Mehrpunktsignals die von diesem dargestellte Information (Zahlwert, Befehl) umkehrbar eindeutig zugeordnet.

MehrsteIliges Signal

multiple signal

MHoroMepHhlH CHrHaJI

Ein tSignal heißt mehrstellig, wenn es mindestens zwei tlnjormationsparameter hat.

Meßeinrichtung

measuring unit

).l,aTqlm, 113MepIITeJIbHbIH rrpll60p

tRegeleinrichtung.

Meßfühler

detecting element

113MepIITeJIbHhlH 3JIeMeHT

Der Meßfühler ist im tSignalflußweg einer tMeßeinrichtung der erste t Wandler. Er überträgt den Werteverlauf der Meßgröße auf den Werteverlauf einer anderen Größe, die für eine Signalverarbeitung günstiger ist. Der Meßfühler liefert das natürliche Abbildungssignal der Meßgröße.

Meßort der Regelgröße Meßort der Regelgröße ist diejenige Stelle des tRegelkreises, an der der Wert der Regelgröße

erfaßt wird. Für die Festlegung des Meßorts bedarf es einer Vereinbarung.

Meßumformer

transducer

Meßwandler transducer, measuring transformer H3MepHTeJIbHbIH rrpeo6pa30BaTeJIb

I Wandler.

Meßwarte

control centre

HOHTPOJIbHO-H3MepHTeJIbHhlH rrYHRT

(~IlT)

Die Meßwarte ist eine räumliche Zusammenfassung aller Einrichtungen, die zur Messung, Steuerung und Regelung eines Prozesses notwendig sind. In der Meßwarte sind alle Anzeige- und Registriereinrichtungen übersichtlich angeordnet und die Bedienungselemente an den Wartenfeldern oder entsprechenden Pulten vereint. Von der Meßwarte aus wird die Anlage gefahren.

Meßwerkregler Der Meßwerkregler ist ein unstetiger Regler, dessen Eingangsgröße durch ein Zeigermeßinstrument gemessen wird. Die Zeigerstellung wird durch mechanische (Fallbügel), elektronische und optische Abgriffselemente in diskrete Signale umgewandelt, die zu unstetigen Regelvorgängen verwendet werden.

Meßwert Der Meßwert ist der aus der abgelesenen Anzeige ermittelte Wert. Er wird als Produkt aus Zahlenwert und Einheit der Meßgröße angegeben (z.B. 530°C oder 1,1 kpjcm2 ).

Meßwertabhängiges Signal measuring signal 3aBllcH~nit

H3MepIITeJIbHhlll: rrpeo6pa30BaTeJIb

CHrHaJI,

Einrichtung zur Umwandlung von Eingangsgrößen (Meßgrößen) in analoge Ausgangsgrößen. Meßumformer schließen u. a. tTransmitter ein (Ausgangssignal = Einheitssignal), können aber auch Teile von Transmittern sein (z.B. Kraftmeßumformer im Differenzdrucktransmitter).

BeJIHqHHbI

tWandler.

Meßumsetzer tWandler.

Meßverstärker measuring (signal) amplifier

OT

H3MepHeMoit

Ist die signalisierte Größe eine im Prozeß gemessene Größe, die den Steuerungs- oder Regelungsprozeß wesentlich beeinflußt, so wird das tSignal meßwertabhängiges Signal genannt.

Meßwerterfassung data acquisition (Jogging) lIOJIyqeHlle (c6op) H3MepHeMhlx ßeJIHqHH

Eine Stufe der IProzeßsteuerung.

Meßwertverarbeitung processing of measured data rrepepa60TRa (o6pa6oTRa) II:3Mep1IeMhlX

H3MepHTeJIbHhlit YCHJIHTeJIb

ßeJIHqHH

tWandler.

Eine Stufe der tProzeßsteuerung.

44

Mitkopplung

positive feedback

IIOJIOmHTeJIbHaH oopaTHaH CBH3b

Mitkopplung ist eine positive Rückführung I rtRückj'lihrungsschaltung) .

Modellregelkreis MOJJ;eJIb

wie im Bild dargestellt.

model control system

MOJJ;eJIHpOBaHHhlil: BaHHH,

multiplikativ verknüpft werden, heißen Multiplikationsstellen. Sie werden im tSignalflußplan

ROHTYP

perYJIHpO-

OO'beRTa

perYJIHpO-

BaHHH

tAnalogrechner, der durch spezielle Rechen-

elemente zur dynamischen Simulation von Regelkreisen besonders geeignet ist. Diese zusätzlichen Rechenelemente gestatten es, in der Regelungstechnik übliche Übertragungsglieder direkt nachzubilden. Der Modellregelkreis ermöglicht es, die Probleme der Stabilität, der Einstellung der Regler und des Zusammenwirkens aller Regelkreisglieder statt am technischen, biologischen oder ökonomischen Kreis am Modell im verkürztem Zeitmaßstab zu studieren. Zu diesem Zweck wird ein Modell des realen Systems auf dem Analogrechner geschaffen [111 [171.

Modulation

modulation

MO;n;YJIHI~HH

Bei tSignalen mit genau einem tlnformationsparameter bezeichnet man die Zuordnung zwischen den tSignalwerten (möglichen Werten des Informationsparameters) und den durch sie dargestellten Informationen (Elementen des tlnformationsvorrats) als Modulation. Analoge Modulation liegt vor, wenn der Informationsparameter analog ist, also in gewissen Grenzen beliebige Werte annehmen kann. Diskrete Modulation liegt vor, wenn der Informationsparameter diskret ist, also nur endlich viele Werte annehmen kann. Diskrete Modulation ist oftmals mit einer Quantisierung der zu signalisierenden Information verbunden. Je nach Art des Informationsparameters unterscheidet man zwischen tAmplitudenmodulation, tFrequenzmodulation, tPhasenmodulation usw. Speziell bei Impulsfolgesignalen sind die tPulsamplitudenmodulation (PAM), fPulslängenmodulation (PLM), tPulsfrequenzmodulation (PFM) und die fPulsphasenmodulation

(PPM) bekannt.

MultiplikationssteUe TO'lRa (3HaR) YMHomeHHH

Punkte des tSignalflußplans, an denen tSignale

Es gilt folgende Gleichung:

N

Nachgebende Rückführung variable (elastic) feedback rHoHaH oopaTHaH CBH3b

Befindet sich im Rückwärtszweig der tRückführschaltung ein t Vbertragungsglied mit einer t Vbergangsfunktion, wie sie im Bild gezeigt

wird, so wird die Rückführung als nachgebend bezeichnet. Die Kennzeichnung geschieht durch den Übertragungsfaktor Kr und der Nachstellzeit Tn • Die Zusammenschaltung einesP-Reglers mit einer nachgebenden Rüekführung (als tnegative Rückführung) ergibt einen PI-Regler. Xr

t NachIaufregelung CJIeJJ;HII~ero

servo control

perYJIHpOBaHHe,

CJIe;n;HI~ee

CHCTeMa

perYJIHpOBaHHH

Naehlaufregelungen sind spezielle tFolgeregelungen, bei denen die tRegelgröße als Weg von Hebeln oder als Winkel auftritt.

Nachstellzeit

settUng time

BpeMH H3oJJ;poMa

Die tlntegralzeit einer tP1-Regeleinrichtung wird Naehstellzeit Tn genannt. Diese Bezeieh45

nung wird besser durch Integralzeit TI ersetzt. Bei einer PID-Regeleinrichtung wird die Zeitkonstante der lnachgebenden Rückführung Nachstellzeit Tn genannt. Nadelfunktion

needle (impulse) function

nTOJIb'IaTaH tPYHHl\I!H

1Gewichtsfunktion. NAND-Glied 3JIeMeHT

NAND-element

li-HE

non-linear control

Als nichtlineare Regelung wird eine Regelung bezeichnet, wenn wenigstens ein lnichtlineares Übertragllngsglied im Regelkreis enthalten ist. Für die rechnerische Behandlung von nichtlinearen Regelungen stehen u. a. die Methoden der lBeschreibungsfunktion oder der lPhasenebene zur Verfügung. NichtIineares Übertragungsglied non-linear element

lBinäres Elementarglied.

Negation

negation

OTpIIl\aHIle

lSchaltfunktion.

Negative Ortskurve oTpIIl\aTeJIbHaH JIOI\Yc-p;IIarpaMMa

Bei der Darstellung der negativen Ortskurve wird statt der 10rtskurve des Frequenzgangs F(jw) in der komplexen Ebene -F(jw) aufgetragen. Bei der negativen Ortskurve sind alle Zeiger um 1800 gedreht. Ein Beispiel für die Darstellung der Lage der

-f:ß

Nichtlineare Regelung

CIICTeMa HemIHeiinoro perYJIIIpOBaHIIH

HemmeiiHblii 3JIeMeHT rrepep;aQII

Ein Übertragungs glied heißt nichtlinear , wenn das Überlagerungsgesetz (Superpositionsprinzip) nicht gilt. Das bedeutet, daß man die Wirkungen mehrerer Eingangssignale nicht summieren kann, um die Gesamtwirkung zu erhalten. Einige nichtlineare Glieder lassen sich allein durch ihre Istatische Kennlinie charakterisieren, das sind z.B.1Mehrpunktglieder mit und ohne tHysterese, Begrenzung und tAnsprechempfindlichkeit (Bilder a-f).

J

w

JW ) ',. . -X"....'" w=o

.....

I

-4---r--·y-----,r~'e

Zweipunktglied

Dreipunktglied

b)

0)

w

negativen Ortskurve - F(jw) zur Ortskurve F(jw) ist im Bild angegeben. Negative Rückführung

negative feedback

OTpIIn;aTeJIbHaH o6paTHaJ1 CBH3b

Glieder mit Hysterese

cl

d)

Eine negative Rückführung wird auch Gegenkopplung genannt (tRückführschaltllng). NOT-gate

Negator cxeMa

HE

lBinäres Elementarglied.

NIeHr-Glied 3JIeMeHT

Ansprecnempfindlichkeit NOT-element

HE

NICHT-Glieder werden auch Negatoren genannt, lbinäres Elementarglied. 46

e)

Jiiltigung f)

Die mathematische Methode zur Behandlung solcher spezieller nichtlinearer Glieder ist die tBeschreibungs/unktion. Die Darstellung nicht-

linearer Glieder wird im tSignaljlußplan durch ein Symbol charakterisiert, das im Bild g gezeigt wird.

Nichtselbsttätige Regelung power-assisted contro! IIerrpHMoe perYJUIpoBauHe, CHCTeMD HerrpHMoro perYJIHpOBaHHH Eine nichtselbsttätige Regelung (Handregelung) ist eine solche Regelung, bei der die Aufgabe mindestens eines Gliedes des Wirkungswegs ständig vom Menschen übernommen wird.

Nichtselbsttätige Steuerungen power-assisted contro! HerrpHMoe yrrpaBJIeHlIe, CHCTeMa HerrpHMoro perYJIHpOBaHlIlI Eine nichtselbsttätige Steuerung (Handsteuerung) ist eine solche Steuerung, bei der die Aufgabe mindestens eines Gliedes des Wirkungswegs ständig vom Menschen übernommen wird.

NOR-Glied

NOR-e!ement

3JIeMeHT MJUI-HE tBinäres Elementarglied.

Numerische Steuerung

numerical contro!

D;mppoBoe yrrpaBJIeHne tDigitale Steuerung.

Nyquist-Kriterium

Nyquist criterion

HpHTepHtt HattHBIICTa tStabilität.

in der komplexen Ebene für alle Werte von w (0 ~ w < 00) als Parameter für lineare Übertragungsglieder. Bei der Darstellung der Ortskurvcn des Frequenzgangs geht man davon aus, daß man die Sinusschwingungen am Eingang und Ausgang eines t Übertragungsglieds durch rotierend gedachte Zeiger veranschaulichen kann. Im Bild a ist die Zeitfunktion x(t) = E sin wt und die Zeigerdarstellung angegeben. Der zu dieser Zeitfunktion gehörige Zeiger hat die Länge E und rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit w. In der Zeit t, legt der Zeiger den Winkelw,t, zurück. Die Zeitfunktion kann man sich durch Projektion des Endpunktes des Zeigers auf die senkrechte Achse entstanden denken. Zum Zeitpunkt t = 0 soll sich der Zeiger in der reellen Achse befinden. Im Bild b sind zwei Sinusschwingungen xe(t) und x.(t) als Zeitfunktionen und als Zeigerdarstellung angegeben. Haben die zwei Sinusschwingungen gleiche Frequenz, aber eine unterschiedliche Phasenlage, so bedeutet das, daß die beiden Zeiger mit der Winkelgeschwindigkeit w rotieren und eine Phasenverschiebung cp gegeneinander haben, die sich im Laufe der Umdrehung nicht ändert. Für die Charakterisierung ist es deshalb ausreichend, wenn man nur die Länge der Zeiger und deren Phasen lage für eine bestimmte Frequenz w angibt.

'IIIDJ _ ;

__JeLi"w

x(I)

xe(fj.E.sinwf xe(f)

a)

o ODER-Glied

OR-element

3JIeMeHT MJHr IBinäres Elementarglied.

Ortskurve des Frequenzganges transfer !ocus, Nyquist plot JIOI{yc-):\narpaMMa qaCTOTHott xapaHTePHCTHHH Die Ortskurve des Frequenzgangs ist die grafische Darstellung des t Frequenzgangs F (jw)

x,(f)"E-sinwt xa(f)"A-sin (wl+II)

b)

Der Zeiger für die sinusförmige Eingangsgröße des Übertragungsglieds Xe = E sin wt wird in die reelle Achse der komplexen Ebene gelegt. Bei fester Eingangsamplitude E wird die Frequenz w variiert. Für jede Frequenz w ergibt sich eine sinusförmige Ausgangsgröße xit) = A sin (wt + rp), die jeweils unterschiedliche Amplituden A und Phasen ver-

47

schiebung q; hat. Trägt man die dazugehörigen Zeiger in die komplexe Ebene mit ein, so erhält man ein Zeigerbild, wie es Bild c darstellt. Variiert man w zwischen 0 und 00 und verbindet die Endpunkte der Zeiger, so erhält man die Ortskurve des Frequenzgangs (Bild d).

Parallelsignal

paraIIel signal

napaJIJIeJIbHblÜ CHrHaJI

Ein Parallelsignal ist eine Erscheinungsform des mehrstelligen Idiskreten Signals (digitalen Signals), bei dem die einzelnen Informationsparameter gleichzeitig aufverschiedenen Übertragungsleitungen bereitstehen. Das Gegenstück zum Parallelsignal ist das ISeriensignal.

j

j

Paritätsprüfung

check of parity

KOHTPOJIb napHTeTa

re Wz

IFehlererkennung.

passive element

Passives Glied naCCHBHblÜ 3JIeMeHT

cl

Ortskurven des Frequenzgangs können zur Stabilitätsprüfung von Regelkreisen benutzt werden (tStabilität). Aus experimentell aufgenommenen Ortskurven von Regelstrecken lassen sich alle notwendigen Kennwerte zur Beschreibung des Regelvorgangs entnehmen (IKennwertermittlung) [3] [21] [22].

Ein passives Glied ist ein IBauglied, dem zusätzlich zu der in den zu verarbeitenden Signalen enthaltenen Energie keine weitere Hilfsenergie zugeführt wird. Gegenteil: laktives Glied.

PFM s. Pulsfrequenzmodulation lPulsfrequenzmodulation.

Phasenebene

phase plan

o.

Regelanlage

automatie control system

perYJIHpYJOIIWJI YCTanOBlIa, YCTaHoBHa perYJIHpOBaHHJI Die Regel- oder Steueranlage besteht aus der

Einrichtung und den dazu zusätzlich gehörenden Geräten und Anlagenteilen, wie Anzeigeund Registriergeräte für die regelungs- und steuerungs technischen Größen, die Bedienungselemente, wie Bedienungsschalter usw., die Aufbauelernente, wie Pulte, Schränke, Gestelle usw., Hilfsaggregate, wie Hilfsenergieversorgung, Spannungskonstanthalter usw. Eine Regel- oder Steueranlage kann mehrere Einrichtungen enthalten.

Regelbereich

controJ (operating) range

~Harra30H(rrpe~eJIhI) perYJIHpOBaHHJI

Bereich, in dem sich die IRegelgröße x sinnvoll ändern kann.

Regeleinrichtung

control equipment

YCTPOHCTBO Die Steuer- oder Regeleinrichtung ist die zusammenfassende Benennung für die Bauglieder im Wirkungsweg, die zur aufgabengemäßen Beeinflussung der Steuer- oder Regelstrecke über das Stellglied dienen.

.perYJIHpYJO~ee

Es werden nur die unmittelbar am Steuer- oder Regelvorgang beteiligten Bauglieder, wie Einrichtungen zum Messen (lMeßeinrichtung), 1Wandler, Vergleich er, lStellantriebe, IRegIer,

Programmgeber usw., zur Regel- oder Steuereinrichtung gehörig betrachtet. Mittelbar mit der Einrichtung zusammenwirkende Bauglie-

der und Anlagenteile, wie Anzeige- und Registriergeräte für die regelungs- und steuerungstechnischen Größen, die Bedienungselemente, wie Bedienungsschalter (z. B. Steuerquittungsschalter) usw., die Aufbauelernente, wie Pulte, Schränke, Gestelle usw., Hilfsaggregate, wie Hilfsenergieversorgung, Spannungskonstanthalter usw., gehören nicht zur Einrichtung. Zur Regel- oder Steuereinrichtung gehören auch der Stellantrieb und der Regler. Der Stellantrieb betätigt das Stellglied, sofern es mechanisch betätigt wird. Ein Gerät, das der Regeleinrichtung angehört, kann als Regler bezeichnet werden, wenn es die wesentliche Verarbeitung des Signals der Regelabweichung durchführt. Beispiele: Strahlrohrregler, pneumatischer PID-Regler, Fallbügelregler usw.

Regelfaktor

controJ factor

H03~!J>uU;HeHT rrepe)l;a'U! !J>YHRU;UH rrepe)l;aqu, rrepe)l;aTOqHaH !J>YHRU;UH nORYC-)l;UarpaMMa qaCTOTHOi!: xapaKTepuc'rHKu rrpe06pasoBaTenh rrepeXO)l;HaH !J>YHKU;Uß rrepexO)l;HhIi!: rrpoU;ecc rrepe)l;aTqHH, rrpe06pasoBaTenh u8MepßeMoH BenUqHlIhI )l;ByxrrosuU;HoHHoe perynupoBaHue )l;Byxrr08HU;HoHHhIi!: aneMellT

U

Einheitssprung

e)l;HHUqHhIi!: CKaqOH, C)l;HHUqHaH !J>YHI{J~HH

regellose Größe nachgebende Rückführung

CTaTUqeCHaß BenUqUHa rnollaß oopaTHaß CBß3b

warm-up value

Anlaufwert

weighting function

Gewichtsfunktion

06paTHaH BenUqUHa CHOPOCTU USMeHeHUH perynupyeMoi!: BenUqUHhI BeCOBaH !J>YHRU;UH

unit-step function

V

variable variable feedback W

90

Stichwörterverzeichnis Russisch-Deutsch-Englisch A

aßTOIWJIeOalIlle

Eigenschwingung

AHM C. 3MIIJIHTy,o;HO-HMIIYJIbCHaHMo,o;YJIHUHH aJIreopa BYJIH aJIreopa BYJIH aJIreopa/cxeMHaH aMIIJIHTy,o;a BhlHoca aHaJIIi3 CßCTeMbI YllpaBJIeHHH (perYJIßpoBaHHH) allllapaTypa

natural oscillation, selfoscillation

Boolsche Algebra Schaltalgebra Schaltalgebra Überschwungweite Analyse einer Steuerung (Regelung) Hardware

Boolean algebra Boo1ean (switching) algebra Boolean (switching) algebra overshoot analyse of control hardware

B oa3a KO,o;OB OHT OßT/KOHTPOJIbHhlit OJIOK OJIOK/BHYTpeHHßH: 3allOMßHalOII\ßit OJIOK/CYMMßpYIOII\Hit OJIO H/