Die stationäre Genauigkeit beschreibt, wie gut ein Regelsystem in der Lage ist, nach einer Einschwingzeit den Sollwert exakt zu erreichen und zu halten. Anders ausgedrückt: Wie groß ist die verbleibende Regelabweichung (Differenz zwischen Sollwert und Istwert) im eingeschwungenen Zustand (stationärer Zustand)?
Bei vielen Systemen, insbesondere solchen mit P- oder PD-Reglern, bleibt eine bleibende Regelabweichung bestehen, wenn eine konstante Störung wirkt oder der Sollwert nicht Null ist. Das bedeutet, der Istwert erreicht den Sollwert nie ganz exakt.
Hier kommt der Integral-Anteil (I-Anteil) eines PI- oder PID-Reglers ins Spiel. Der I-Anteil integriert die Regelabweichung über die Zeit. Solange eine Regelabweichung besteht (egal wie klein), wächst der Stellgrößenanteil des I-Reglers immer weiter an. Dieser anwachsende Stellgrößenanteil wirkt der Ursache der Regelabweichung (z.B. einer konstanten Last oder Reibung) entgegen, bis die Regelabweichung schließlich zu Null wird.
Ein Regler mit I-Anteil kann somit eine bleibende Regelabweichung theoretisch vollständig eliminieren und sorgt für eine hohe stationäre Genauigkeit.
Betrachten wir eine einfache Positionsregelung (z.B. eines Wagens auf einer Schiene). Eine konstante Kraft (Störung) wirkt auf den Wagen und versucht, ihn von der Sollposition wegzudrücken. Wir verwenden einen Regler, um den Wagen auf der Sollposition zu halten.
Stellen Sie den Integral-Anteil (Ki) des Reglers ein und beobachten Sie, wie sich die stationäre Regelabweichung verändert. Der Sollwert ist 1.0, die Störung setzt bei t=5s ein.
Der I-Anteil ist entscheidend für die Erreichung einer hohen stationären Genauigkeit in vielen Regelungssystemen. Durch die Integration der Regelabweichung kann er konstante Störungen ausgleichen und sicherstellen, dass der Istwert den Sollwert im eingeschwungenen Zustand erreicht.