P/I/D - Regler

[steinadler]

Hallo,

kann mir jemand erklären, was ein PID-Regler ist?

Für alle Google- und Wiki-Fanatiker: Alles das, was ich bei Google gefunden habe, verstehe ich nicht so ganz... vielleicht fehlt mir auch das mathematische Verständnis oder was weiß ich....

Am liebsten wäre mir das am Beispiel einer Temperatur-Regelung...

Angenommen Temperatur und ein Fensteröffner

Also quasi so:

Wenn Temperatur steigt, dann Fenster wie???

Und das ganze bei einem P- einem I- und einem D-Regler bzw. bei einem PID-Regler?

[Klotzkopp]

kann mir jemand erklären, was ein PID-Regler ist?

Weißt du denn, was ein P-, ein I- oder ein D-Regler ist? Ist dir klar, worin die drei sich unterscheiden?

[steinadler]

Was ich weiß, dass ein P- ein Proportional, ein I- ein Integrierender und ein D- ein differential-Regler ist.

Was ich nicht weiß bzw. nicht verstehe auf diversen Wiki-Seiten, was sich dahinter verbirgt.

[steinadler]

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten...

[Klotzkopp]

Diese Antwort war unangemessen und unnötig. Frag dich doch mal, woran es liegt, wenn du wenige bis keine Antworten bekommst.

Was erwartest du? Eine Nachhilfestunde in Regelungstechnik? Dafür wird sich kaum jemand die Zeit nehmen.

Wo genau liegt jetzt bei dir das Verständnisproblem?

Weißt du überhaupt etwas von Regelungstechnik?

Weißt du, was proportional, integral und differential bedeutet?

[steinadler]

Diese Antwort war unangemessen und unnötig. Frag dich doch mal, woran es liegt, wenn du wenige bis keine Antworten bekommst.

Glaub ich nicht...

Was erwartest du? Eine Nachhilfestunde in Regelungstechnik? Dafür wird sich kaum jemand die Zeit nehmen.

Das Problem ist, dass wir nie Relegungstechnik gehabt haben...

Wo genau liegt jetzt bei dir das Verständnisproblem?

Weißt du überhaupt etwas von Regelungstechnik?

Weißt du, was proportional, integral und differential bedeutet?

Wie schon geschrieben weiß ich nur, dass P-> Proportional- I-> ... bedeutet...

Die Betonung liegt auf BEDEUTET.

Ich zitiere mich: Ich weiß nicht was sich dahinter VERBIRGT!!!

Auf deutsch: Ich versteh die Rechnung nicht.

Bei einem P-Regler gibt es eine Abweichung und einen P-Anteil.

Die Abweichung wird einfach mit P multipliziert...

Aber was steckt hinter I und D? Bzw. hinter Ingetral und Differential???

[Klotzkopp]

Das Problem ist, dass wir nie Relegungstechnik gehabt haben...

Das ist aber nichts, was man eben mal in einem Forum nachholen kann.

Aber was steckt hinter I und D? Bzw. hinter Ingetral und Differential???

http://de.wikipedia.org/wiki/Differentialrechnung

http://de.wikipedia.org/wiki/Integralrechnung

Grob vereinfacht: Differential bedeutet, dass der Ausgang die Änderung des Eingangs wiedergibt. Integral bedeutet, dass der Ausgang den Eingang aufsummiert.

[TigerClaw]

Wenn du es genau wissen willst, ist der einfachste Weg sich eine FH oder Uni zu suchen und sich da in eine Vorlesung zum Thema Regelunstechnik bzw Automatisierungstechnik zu setzen.

Wie die anderen schon geschrieben haben...so mal eben zu erklären ist das ganze nicht.

[Bubble]

Ich zitiere mich: Ich weiß nicht was sich dahinter VERBIRGT!!!

Auf deutsch: Ich versteh die Rechnung nicht.

Wenn Du ersthaft Hilfe suchst, solltest Du Dein Problem in einer Frage konkretisieren, die spezieller ist. Beispielsweise was Du umsetzen willst, was Du an welcher Rechnung nicht verstehst und was Deine Vorkentnisse sind.

[gajUli]

Wenn du es genau wissen willst, ist der einfachste Weg sich eine FH oder Uni zu suchen und sich da in eine Vorlesung zum Thema Regelunstechnik bzw Automatisierungstechnik zu setzen.

Ich fuerchte nur, da wuerde er kein Wort verstehen. Zuviel hoehere Mathematik. Ausserdem hab ich auch schon Mathematikstudenten an dieser Materie verzweifeln sehen. Richtige Regelungstechnik kann Hardcore sein, aehnlich wie Feldtheorie. Das ist nicht nur Formelkrams, man muss ausserdem eine physikalische Vorstellung von den Dingen haben.

Gottlob ist ein PID-Regler nicht ganz so wild.

Also ich wills mal versuchen.

Ein P-Glied ist ein Verstaerker oder Daempfer. Die Ausgangsgroesse y ist nur proportional zur Eingangsgroesse x. y = Kp * x.

Ein I-Glied ist ein P-Glied, dessen Ausgangssgroesse ausserdem mit der verstrichenen Zeit dt zunimmt. Kann man sich vorstellen wie einen Speicher oder Topf. Je laenger da etwas reinfliesst, desto voller wird er. y = Ki * x * dt

Ein D-Glied liefert ein Ausgangssignal, das proportional zur Aenderungsgeschwindigkeit der Eingangsgroesse ist. Mathematisch ist das eine Differentiation. y = Kd * dx/dt

Ein PID-Regler besteht aus allen drei Gliedern. Sie sind alle an x angeschlossen und liefern als y die Summe ihrer Einzelausgaenge.

Es gibt auch Varianten, in denen eine oder mehrere Komponenten wegfallen, z. B. PI-Regler oder PD-Regler.

Die Kunst ist immer, fuer eine vorgegebene Regelstrecke den geeigneten Regler auszuwaehlen und richtig einzustellen. Stimmt nur einer der drei Parameter nicht, kann das zu instabilem Verhalten (Schwingen) oder einer unbrauchbaren Regelung fuehren. Grob kann man sagen, dass der I-Anteil destabilsierend wirkt, aber manchmal unverzichtbar ist, der D-Anteil stabilisierend wirkt und die Regelung schnell macht und ein P-Anteil zu starkem Eingreifen in die Regelung fuehrt, aber auch destabilisierend wirken kann.

steinadler, das Beispiel Temperaturregelung geht so natuerlich nicht. (Womit, doch nicht mit dem Fenster? Guck Dir als erstes den Standard-Regelkreis nach DIN 19226 an) Temperaturregelstrecken benoetigen meist einen I-Anteil, damit sie ausregeln. Guenstig waere PI oder PID. Letzterer ist schwerer einzustellen, aber wahrscheinlich besser.

Good Luck!

Die Kritik von Klotzkopp fand ich uebrigens berechtigt.

[steinadler]

Vielen Dank erstmal an GajUli.

Also so langsam fang ich an es zu verstehen.

Die Eingangsgröße ist praktisch die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Eingangsgröße, oder?

Und noch zum D-Glied: y = Kd * dx/dt

y = Ausgang,

Kd = der D-Anteil

dt = Die Zeit zwischen den beiden Eingangsgrößen

und was ist dx?

[Klotzkopp]

dx und dt sind Differentiale , zusammen ergeben sie den Differentialqoutienten, der die Steigung (Änderung) der Eingangsgröße wiedergibt.

[gajUli]

Die Eingangsgröße ist praktisch die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Eingangsgröße, oder?

Bitte klarer ausdruecken, welche Eingangsgroesse Du meinst. In einem Regelkreis gibt es mehrere Bloecke, und jeder von ihnen hat als Eingangsgroesse die Ausgangsgroesse seines Vorgaengers.

Vermutlich meinst Du die Eingangsgroesse des Reglers. Das ist im allgemeinen die Regeldifferenz e (fuer "error").

e = w - r

w: Fuehrungsgroesse (Sollwert), wird von aussen eingestellt

r: Rueckfuehrgroesse (gemessener Istwert), wird vom Messglied erfasst

Aber sag mal, wozu brauchst Du Regelungstechnik und warum fragst Du in Algorithmik? Willst Du einen PID-Algorithmus schreiben?

[steinadler]

Aber sag mal, wozu brauchst Du Regelungstechnik und warum fragst Du in Algorithmik? Willst Du einen PID-Algorithmus schreiben?

Das liegt daran, weil ich keinen besseren Raum gefunden habe für das Thema.

Ich möchte eigentlich einfach als normaler Facharbeiter versuchen, die Funktionsweise eines PID-Reglers zu verstehen...

[bdittmar]

Hallo,

kann mir jemand erklären, was ein PID-Regler ist?

Für alle Google- und Wiki-Fanatiker: Alles das, was ich bei Google gefunden habe, verstehe ich nicht so ganz... vielleicht fehlt mir auch das mathematische Verständnis oder was weiß ich....

Am liebsten wäre mir das am Beispiel einer Temperatur-Regelung...

Angenommen Temperatur und ein Fensteröffner

Also quasi so:

Wenn Temperatur steigt, dann Fenster wie???

Und das ganze bei einem P- einem I- und einem D-Regler bzw. bei einem PID-Regler?

Hallo,

der Versuch es allgemeinverstaendlich zu erklaeren !

Der PID-Regler ist die Kombination von PD- und PI-Regler, wobei er deren Vorteile vereint.

Der PID-Regler ist ein Regler, der "keine" bleibende Regelabweichung besitzt, und zudem schnell ausregelt.

PID-Regler sind stetige Regler. Der P-Anteil bewirkt eine Proportionalitaet der Stellgroesse zur Regeldifferenz. Aufgrund des D-Anteils ist weiterhin ein Teil der Stellgroesse der Aenderungsgeschwindigkeit der Regeldifferenz proportional.

Der I-Anteil bewirkt eine zus. Aenderungsgeschwindigkeit der Stellgroesse, die ebenfalls der Regeldiff. proportional ist.

Tritt im Regelkreis mit PID-Regler ein grosser Stoersprung auf, so muss die Auswirkung der Stoerung direkt, kraeftig durch das Stellglied entgegengewirkt werden, was dem P-Anteil entspricht. (Fenster ganz auf !)

Gleichzeitig muss aber die Aenderungsgeschwindigkeit beruecksichtigt werden, da es sonst zu einem sehr weiten Ueberschwingen der Stellgroesse kommen wuerde.

Kurz :

Fenster ganz auf -> Temp. sinkt -> Fenster langsam/schnell zu (je nach Abweichung), bis gewuenschte Temp. ca. erreicht (+/- Fuehrungsgroesse)

usw.

mfg

Bernd

[steinadler]

So... also:

bei nem normalen P-Glied wäre es also so:

Wenn Temperatur um ein Grad steigt, dann Fenster um 10% auf.

Wenn Temperatur um ein Grad fällt, dann Fenster um 10% zu.

Wenn Temperatur um zwei Grad steigt, dann Fenster um 20% auf.

usw. ???

Ist das so korrekt?

[gajUli]

Ist das so korrekt?

Jein.

Was, wenn die Temperatur um 15 Grad steigt?

[steinadler]

Jein.

Was, wenn die Temperatur um 15 Grad steigt?

Ich bin mal von nem Faktor von 10 ausgegangen.

Also 1 Grad entspricht 10% Fenster.

Logischerweise geht das dann eben nur bis zehn Grad Abweichung.

Man müsste also den Faktor ändern.

Ist das korrekt so?

Ich bin davon ausgegangen, dass "Y(Stellgröße) = K(Faktor) * DeltaX(Störung)" ist!?

[gajUli]

Ich bin mal von nem Faktor von 10 ausgegangen.

Also 1 Grad entspricht 10% Fenster.

Logischerweise geht das dann eben nur bis zehn Grad Abweichung.

Man müsste also den Faktor ändern.

Ist das korrekt so?

Wie gesagt, jein.

Das Ganze arbeitet WIE ein P-Glied (im Bereich Normaltemperatur bis 10 Grad darueber), ist aber keins, jedenfalls kein reines, weil ein P-Glied auch negative Werte verarbeiten koennen muss. Sonst koennte es ja nur in eine Richtung reagieren. Aber das liegt mehr an dem ungluecklich gewaehlten Beispiel. Im Grunde hast Du es schon richtig verstanden.

Die ganz korrekte Modellierung fuer Dein Beispiel waere eine Reihenschaltung eines P-Gliedes und einer Rechteckfunktion des Wertes 1 im Intervall [T, T+10K] und 0 ausserhalb. Das hat man haeufig, und zwar immer dann, wenn die stets begrenzte Stellgroesse nicht mehr ausreicht und darum in eine Art Saettigung hineinsteuert. Wenn das so ist, dann legt man den Arbeitspunkt in die Mitte. Aber es waere wohl ziemlich unsinnig, als Normalzustand ein zu 50% geoeffnetes Fenster festzulegen.

> Ich bin davon ausgegangen, dass "Y(Stellgröße) = K(Faktor) * DeltaX(Störung)" ist!?

Ganz korrekt: y = K * e

y: Stellgroesse

K: Faktor

e: Regeldifferenz = Fuehrungsgroesse - Rueckfuehrgroesse

[steinadler]

Wie gesagt, jein.

Das Ganze arbeitet WIE ein P-Glied (im Bereich Normaltemperatur bis 10 Grad darueber), ist aber keins, jedenfalls kein reines, weil ein P-Glied auch negative Werte verarbeiten koennen muss. Sonst koennte es ja nur in eine Richtung reagieren. Aber das liegt mehr an dem ungluecklich gewaehlten Beispiel. Im Grunde hast Du es schon richtig verstanden.

Gut...

also danke erstmal.

Hast du denn ein besseres Beispiel an dem man sich das mal bildlich vorstellen kann?

Ansonsten nehmen wir eben das mit dem Fenster und gehen davon aus, dass die Temperatur nur um +- 5 Grad schwankt.

So... gut.... und bei einem I-Glied.

Dann müsste (wieder von obigem Beispiel ausgegangen) ich die Zeit der ersten Regelabweichung (Bsp. 25 Grad) festhalten und die Zeit der nächsten Regelabweichung ebenfalls (Bsp. 27 Grad; angenommen 30 sek).

Dann müsste ich rechnen:

angenommen KI = 0,5.

0,5 * 2 (Error) * 30 sek.

= 30

Oder?

[bdittmar]

Hallo,

kann mir jemand erklären, was ein PID-Regler ist?

Für alle Google- und Wiki-Fanatiker: Alles das, was ich bei Google gefunden habe, verstehe ich nicht so ganz... vielleicht fehlt mir auch das mathematische Verständnis oder was weiß ich....

Am liebsten wäre mir das am Beispiel einer Temperatur-Regelung...

Angenommen Temperatur und ein Fensteröffner

Also quasi so:

Wenn Temperatur steigt, dann Fenster wie???

Und das ganze bei einem P- einem I- und einem D-Regler bzw. bei einem PID-Regler?

Hallo,

ich habe mal in alten Vorlesungsscripten von 1990 gewuehlt.

Ich habe ein ca. 35 seitige Ausarbeitung zum Thema "Untersuchung einer Temperaturregelstrecke mit PID-Regler und Optimierungsverfahren"

Hier ist es eine Gluehlampe, kein Fenster.

Wenn es interessiert, mache ich ein PDF daraus und stelle es zur Verfuegung.

mfg

BD

[steinadler]

Hallo,

ich habe mal in alten Vorlesungsscripten von 1990 gewuehlt.

Ich habe ein ca. 35 seitige Ausarbeitung zum Thema "Untersuchung einer Temperaturregelstrecke mit PID-Regler und Optimierungsverfahren"

Hier ist es eine Gluehlampe, kein Fenster.

Wenn es interessiert, mache ich ein PDF daraus und stelle es zur Verfuegung.

mfg

BD

Das wäre nett von dir, wenn du mir das per PDF zukommen lassen könntest.

Danke schonmal

[bdittmar]

Das wäre nett von dir, wenn du mir das per PDF zukommen lassen könntest.

Danke schonmal

Hallo,

im Anhang der Laborscript zum PID-Regler.

mfg

Bernd

Binder1.pdf

[gajUli]

Hallo,

Laborscript zum PID-Regler.

Netter Versuch, der zeigt, wie das laufen kann. Aber die Wendetangente haben sie falsch eingezeichnet.