Stationäre Genauigkeit und der I-Anteil im Regler
Positionsregelung mit PI-Regler: Eine konstante Störung setzt bei t=5s ein und drückt den Wagen von der Sollposition (1.0). Stelle den Integral-Anteil Ki und die Störgröße links ein und beobachte, wie der I-Anteil die bleibende Regelabweichung eliminiert.
Einführung
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.
Der I-Anteil zur Verbesserung der stationären Genauigkeit
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.
Zusammenfassung
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.
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