Grundlagen der Regelungstechnik

Welche Beschreibung des Integral-Windup ist richtig?

  1. AEin Phänomen, bei dem der D-Anteil Rauschen verstärkt und die Stellgröße ständig fein schwingt; es wird durch einen Tiefpass im D-Anteil verhindert
  2. BEin Phänomen, bei dem eine bleibende Regelabweichung bestehen bleibt, weil die Abtastperiode bei der Integralberechnung zu lang gewählt wurde
  3. CEin Phänomen, bei dem der I-Anteil die Regelabweichung weiter aufsummiert, während die Stellgröße an ihrer oberen Grenze festsitzt, sodass die Stellgröße auch nach einem Vorzeichenwechsel der Regelabweichung eine Zeit lang nicht sinkt und ein großes Überschwingen entsteht
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: C. Ein Phänomen, bei dem der I-Anteil die Regelabweichung weiter aufsummiert, während die Stellgröße an ihrer oberen Grenze festsitzt, sodass die Stellgröße auch nach einem Vorzeichenwechsel der Regelabweichung eine Zeit lang nicht sinkt und ein großes Überschwingen entsteht

Stellgrößen wie eine Motorspannung oder eine Ventilöffnung haben eine obere und eine untere Grenze. Hält eine große Regelabweichung an und geht die Stellgröße an der oberen Grenze in die Sättigung, kann die Stellgröße nicht weiter steigen, der I-Anteil summiert die Regelabweichung aber weiter auf und wird groß. Selbst wenn die Regelgröße den Sollwert überschreitet und die Regelabweichung das Vorzeichen wechselt, bleibt die Stellgröße an der oberen Grenze, bis der aufsummierte Integralwert abgebaut ist; das verursacht ein großes Überschwingen und eine lange Schwingung. Als Gegenmaßnahme dient Anti-Windup, das bei gesättigtem Ausgang die Integration anhält oder den Integralwert begrenzt.

Dieses Thema üben Zur Themenseite

Weitere Fragen zu Grundlagen der Regelungstechnik

  1. Auf einem Mikrocontroller wird eine PI-Regelung im Stellungsalgorithmus implementiert, mit dem Tastverhältnis eines PWM-Signals (0 bis 100 %) als Stellgröße. Welche Gegenmaßnahme gegen Integral-Windup ist richtig?
  2. Eine digitale PI-Regelung mit der Abtastperiode Ts = 1 ms berechnet das Integral mit der Rechteckregel Σe·Ts. Bei einer Integralverstärkung Ki = 10 s⁻¹ hält eine Regelabweichung e = 0,2 über 50 Abtastwerte an. Wie groß ist der Zuwachs des I-Anteils?
  3. Bei einer digitalen Regelung mit der Abtastperiode Ts = 1 ms wirkt das Halteglied nullter Ordnung der D/A-Wandlung wie eine Totzeit von etwa Ts/2. Welcher Wert liegt der dadurch verursachten Phasennacheilung bei einer Durchtrittsfrequenz von 100 Hz am nächsten?
  4. Ein zeitkontinuierliches PT1-Glied mit dem Pol bei s = −100 s⁻¹ wird mit der Abtastperiode Ts = 1 ms diskretisiert. Welcher Wert liegt dem zeitdiskreten Pol nach der Beziehung z = e^(sTs) am nächsten?
  5. Ein Motor wird mit einer Kaskadenregelung betrieben, mit einem Strom-(Drehmoment-)Regelkreis innen und einem Drehzahlregelkreis außen. Welcher Entwurfsansatz ist richtig?

Vergleiche zu diesem Thema