Beschreibung
indie Regelungstechnik Lineare und nichtlineare Regelvorgänge tür Elektrotechniker, Physiker und Maschinenbauer ab 5. Semester Mit 378 Bildern Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig /Wiesbaden CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Leonhard, Werner: Einführung in die Regelungstechnik: lineare u. nichtlineare Regelvorgänge für Elektrotechniker, Physiker u. Maschinenbauer ab 5. Semester/ Werner Leonhard. - Braunschweig, Wiesbaden: Vieweg, 1981. Das Buch enthält die 4., durchgesehene Auflage des uni-texts "Lineare Regelvorgänge" und die 3., durchgesehene Auflage des uni-texts "Nichtlineare Regelvorgänge", die bisher getrennt erschienen sind. ISBN 978-3-663-00009-9 ISBN 978-3-663-00158-4 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-00158-4 Alle Rechte vorbehalten © Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1981 Satz: Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig Umschlaggestaltung: Peter Neitzke, Köln Vorwort Die Regelungslehre stellt ein technisches Grundlagenfach dar, das auf alle Gebiete unseres Lebens ausstrahlt. An den Technischen Hochschulen trägt man dieser Tatsache durch allgemeine Vorlesungen im Rahmen der Elektrotechnik und des Maschinenbaus Rechnung, die durch Wahlvorlesungen im weiteren Verlauf des Studiums ergänzt werden. Es kommt bei den einflihrenden Vorlesungen nicht auf die Behandlung spezieller Ausflihrungsformen an; diese sind den begleitenden Praktika vorbehalten. Dagegen ist es wichtig, die Grundlagen möglichst umfassend darzu stellen, um gegebenenfalls ein späteres Fachstudium darauf aufbauen zu können.
Inhaltsverzeichnis
InhaltsangabeI Lineare Regelvorgänge.- 1. Aufgabenstellung der Regelungstechnik.- 1.1. Allgemeines.- 1.2. Erläuterung der Aufgabenstellung anhand von Beispielen.- 1.2.1. Regelung eines Nachrichtenkanals.- 1.2.2. Raumheizung.- 1.2.3. Kursregelung eines Schiffes.- 1.3. Stabilitätsproblem.- 2. Analytische Beschreibung des dynamischen Verhaltens einer Regelstrecke.- 2.1. Übertragungselement, Blockschaltbild.- 2.2. Normierung und Linearisierung.- 3. Dynamisches Verhalten einfacher Übertragungselemente.- 3.1. Proportionalgglied und Verzögerung 1. Ordnung (PT1).- 3.1.1. Fremderregter Gleichstromgenerator.- 3.1.2. Weitere Beispiele.- 3.1.3. Allgemeine Differentialgleichung 1. Ordnung.- 3.2. Proportionalglied mit Verzögerung höherer Ordnung.- 3.2.1. Übertragungselement 2. Ordnung (PT2).- 3.2.2. Weitere Beispiele.- 3.2.3. Proportionalglied mit Verzögerung höherer Ordnung (PTnDm).- 3.3. Integrierende Übertragungselemente.- 3.3.1. Integrator (I).- 3.3.2. Verzögerter Integrator (IT1).- 3.3.3. Doppelter Integrator (I2).- 3.4. Laufzeitglied.- 4. Berechnung der Systemantwort bei verschiedenen Anregungsfunktionen.- 4.1. Impulsfunktion und Impulsantwort.- 4.2. Anstiegsfunktion (Rampe) und Anstiegsantwort.- 4.3. Berechnung der Antwort einer linearen Übertragungsstrecke bei beliebigem Verlauf der Anregungsfunktion.- 4.4. Anstiegsfehler und Steuerfläche.- 4.4.1. Anstiegsfehler.- 4.4.2. Steuerfläche (Regelfläche).- 5. Die Übertragungsfunktion.- 5.1. Eigenschaften und komplexe Darstellung rationaler Funktionen.- 5.1.1. Pole und Nullstellen.- 5.1.2. Abbildung durch ein Polynom.- 5.1.3. Abbildung durch ein reziprokes Polynom.- 5.1.4. Gebrochene rationale Funktion.- 5.2. Logarithmische Frequenzkennlinien.- 5.2.1. Bode-Diagramm.- 5.2.2. Beispiel.- 6. Gegenkopplung und Regelung.- 6.1. Rückkopplung.- 6.2. Beispiele.- 6.2.1. Magnetischer Gleichstromverstärker.- 6.2.2. Elektronischer Rechenverstärker mit frequenzabhängiger Gegenkopplung.- 6.2.3. Hydraulischer Stellmotor mit "Rückführung".- 6.3. Stabilität.- 7. Stabilität eines Regelkreises.- 7.1. Stabilität und Dämpfung.- 7.2. Numerische Stabilitätskriterien.- 7.3. Graphische Stabilitätsprüfung anhand der charakteristischen Gleichung.- 7.3.1. Phasenintegral.- 7.3.2. Ng(p) ist Polynom.- 7.3.3. Ng(p) ist eine spezielle ganze Funktion.- 7.4. Stabilitätsprüfung anhand der Ortskurve des Kreisfrequenzganges (Nyquist).- 7.5. Beispiele zum Nyquist-Kriterium. Sonderfälle.- 7.5.1. Proportional wirkender Kreis.- 7.5.2. Integrierender Kreis.- 7.5.3. Bedingt stabile Regelung.- 7.5.4. Instabilität im offenen Kreis.- 8. Anwendung des Nyquist-Kriteriums zur Festlegung freier Regler-Parameter.- 8.1. Betrags- und Phasenabstand.- 8.2. Übertragung in das Bode-Diagramm.- 8.3. Allgemeine Gesichtspunkte für den Entwurf eines Regelkreises.- 9. Funktionsbausteine für Regler und Regelstrecken.- 9.1. Minimalphasen-Funktionen.- 9.1.1. Pole.- 9.1.2. Nullstellen.- 9.1.3. Zusammenhang zwischen Betrag und Phase.- 9.2. Nicht-Minimalphasen-Funktionen.- 9.2.1. Allpaß-Funktion 1. Ordnung.- 9.2.2. Allvaß-Funktion 2. Ordnung.- 9.2.3. Allpaß-Funktion höherer Ordnung, Laufzeitglied.- 10. Regelung mit proportional wirkendem Regler (P).- 10.1. Definition.- 10.2. Verwirklichung.- 10.2.1. Elektrische Regler.- 10.2.2. Elektromechanische Regler.- 10.2.3. Pneumatische Regler.- 10.3. Anwendung.- 10.3.1. Berechnung eines Regelkreises 2. Ordnung.- 10.3.2. Berechnung eines Regelkreises 3. Ordnung.- 11. Regelung durch einen Proportionalregler mit Vorhalt (PD).- 11.1. Definition.- 11.2. Verwirklichung.- 11.3. Anwendung.- 11.3.1. 'Kompensation' einer Verzögerung.- 11.3.2. Regelstrecke 2. Ordnung.- 11.3.3. Regelstrecke 3. Ordnung.- 12. Regelung mit einem Integralregler (I).- 12.1. Definition.- 12.2. Verwirklichung.- 12.2.1. Elektronischer Integrator.- 12.2.2. Andere Integratoren.- 12.3. Anwendung.- 12.3.1. Regelkreis 2. Ordnung.- 12.3.2. Regelkreis höherer Ordnung.- 13. Regelkreis mit Proportional-Integral-Regler (PI).- 13.1. Definition.- 13.2. Verwirklichung.- 13.3. Anwend
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