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Regelungstechnik: Regelkreis PID Regler einstellen mittels Sprungantwort

Für einen stabilen Regelkreis müssen die Reglerparameter so eingestellt werden, dass keine Schwingungen auftreten. Es gibt mehrere Methoden um die Parameter für einen PID Regler zu bestimmen. Bei der hier verwendeeten Methode werden die Reglerparameter über die Sprungantwort der Regelstrecke geschätzt.

Regelkreis

Zuerst muss der Regelkreis in der Tabelle definiert werden. Dazu wird in der Zeile der Typ des Übertragungsglieds ausgewählt. Die Parameter können in den Spalten dahinter eingestellt werden. Mit dem Button Start wird die Simulation gestartet.

Parameter der Regelstrecke

Nummer	Übertragungsglied	Parameter K	Parameter T	Parameter D	Übertragungsfunktion
1	nichts P PT1 PT2 Totzeit I D PD1
2	nichts P PT1 PT2 Totzeit I D PD1
3	nichts P PT1 PT2 Totzeit I D PD1
4	nichts P PT1 PT2 Totzeit I D PD1

Sprungantwort der Regelstrecke

Anhand der Sprungantwort der Regelstrecke können die Parameter des PID Reglers geschätzt werden. Dazu wird die Wendetangente eingezeichnet. Aus den Schnittpunkten mit den Achsen werden die Parameter K_s, T_u und T_g bestimmt. Der Parameter K_s wird aus der Amplitude der Sprungantwort berechnet: $$K_s = \frac{\Delta y}{\Delta u} $$

Aus den Streckenparametern K_s, T_u und T_g werden dann die Parameter K_p, K_i und K_d für den PID-Regler berechnet. Die am häufigsten verwendeten Berechnungsreglen sind die nach Ziegler/Nichols und Chien/Hrones/Reswick.