Basis van regeltechniek

Basis van regeltechniek: kernpunten

De temperatuur van een airconditioner, het toerental van een motor, de uitgangsspanning van een voeding, de positie van de kop van een harde schijf: veel grootheden om ons heen worden constant gehouden door terugkoppelregeling, die een met een sensor gemeten waarde vergelijkt met een setpoint en de stuurgrootheid bijstelt. Dit onderwerp behandelt de klassieke regeltechniek, de basis voor het ontwerpen en analyseren van zulke lussen.

U begint met de verschillen tussen open-lusregeling, terugkoppelregeling en feedforwardregeling, blokschema's en gesloten-lusoverdrachtsfuncties, en de manier waarop negatieve terugkoppeling variaties onderdrukt, en daarna komen de laplacetransformatie, overdrachtsfuncties en de eindwaardestelling aan bod. Vervolgens rekent u met de tijdconstante en de staprespons van eerste-ordesystemen, de dempingsverhouding en de eigenhoekfrequentie van tweede-ordesystemen, doorschot en uitregeltijd, het verband tussen de ligging van de polen en de respons, en de blijvende regelafwijking en het type van een systeem. Voor de stabiliteit leert u de voorwaarde voor stabiliteit uitgedrukt in de polen, het stabiliteitscriterium van Routh–Hurwitz en het stabiliteitscriterium van Nyquist, en voor de frequentierespons bodediagrammen en asymptotische benaderingen, integratoren, looptijd, het aflezen van de versterkingsmarge en de fasemarge, en het verband tussen fasemarge en doorschot. In het tweede deel bekijkt u wat elke actie van P-, PI- en PID-regeling doet, de methode van Ziegler–Nichols met de kritische versterking, integrator-windup en tegenmaatregelen, derivative kick, berekeningen voor discrete-tijd-PI-regeling op een microcontroller, de fasenaijling door de nulde-orde-houdschakeling en de overeenkomst tussen het s-vlak en het z-vlak, en komen cascaderegeling van motoren, de regellus van een DC-DC-omvormer en de basis van sequentiële besturing kort aan bod. Het onderwerp dient ook als inleiding op automatische regeling zoals behandeld in het vak machines van het Japanse examen Chief Electrical Engineer klasse 3 (Denken 3) en in het vak circuittheorie en regeltechniek van het Koreaanse examen Engineer Electricity (jeongi gisa). De waarden in de rekenvragen, ook die van de foute antwoorden, zijn gecontroleerd door ze in Python (NumPy) te berekenen. De versterking bij negatieve terugkoppeling en de fasemarge en fasecompensatie van opamps worden behandeld in „Analoge en elektronische schakelingen”, RC-tijdconstanten in „Basis van elektrische schakelingen en elektromagnetisme”, de z-transformatie, differentievergelijkingen en de bilineaire transformatie in „Basis van digitale signaalverwerking”, PWM en timerinterrupts in „Embedded systemen en firmware”, vaste komma en verzadigingsrekenkunde in „Computerarithmetiek” en procesregeling in halfgeleiderfabrieken (APC) in „Opbrengst en kwaliteitsbeheersing”.