Ziel des Laborberichts ist die praktische Anwendung der erlernten, theoretischen Kenntnisse zu analysieren und Regelkreise mit dem Programm Matlab und Simulink zu entwerfen. Im Laborbericht sollen alle durchgeführten Versuche und die Erkenntnisse dokumentiert werden. Im Rahmen der Vorbereitung auf das Labor wurden die Versuche 1 und 2 vor dem Labortermin bearbeitet. Auf dem privaten Notebook wurde mit dem Matlab Version R2020a gearbeitet.
Ziel dieses Versuches 1 ist die selbstständige Vorbereitung auf das Labor an der Hochschule, mit folgenden Teilaufgaben: Erstellung von einem lauffähigen Simulink-Model und Einstellung aller erforderlicher Parameter und die Ausgabe in dem Oszilloskop. Ziel des Versuchs 2 ist die Ermittlung verschiedener Größen (die Frequenz f der Schwingungen y(t) und x(t), das Amplitudenverhältnis und der Phasenverschiebungswinkel) aus einer Abbildung. Versuch 3 hat die Erstellung eines Simulink-Modells mit einem MFDS zur Aufgabe. Dieses Modell soll ausschließlich aus P- und D-Gliedern bestehen. In Versuch 4 soll der Frequenzganges eines unbekannten Masse-Feder-Dämpfer-Systems bestimmt werden.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Versuch 1: Inbetriebnahme der Simulink-MATLAB-Umgebung
- Screenshot des Simulink-Modells
- Screenshots der Parametrierung des Oszilloskops
- Screenshot der Vorgabe der maximalen Schrittweite hmax
- Signalverlauf im plot-Fenster für den Zeitbereich zwischen t = 1, 2 s bis 2, 2 s
- Versuch 2: gleichfrequente Schwingungen
- Aufgabe a)
- Aufgabe b)
- Aufgabe c)
- Aufgabe d)
- Aufgabe e)
- Aufgabe f)
- Aufgabe g)
- Versuch 3: Modellierung eines einfachen Masse-Feder-Dämpfer-System (MFDS)
- Aufgabe a)
- Aufgabe b)
- Aufgabe c)
- Aufgabe d)
- Aufgabe e)
- Aufgabe f)
- Aufgabe g)
- Aufgabe h)
- Versuch 4: Bestimmung des Frequenzganges eines unbekannten Masse-Feder-Dämpfer-Systems (MFDS)
- Aufgabe a)
- Aufgabe b)
- Aufgabe c)
- Aufgabe d)
- Aufgabe e)
- Aufgabe f)
- Aufgabe g)
- Aufgabe h)
- Versuch 5: Positionsregelung eines MFDSs mit einschleifigen Reglern
- Regelkreis mit einem P-Regler
- Regelkreis mit einem I-Regler
- Regelkreis mit einem PI-Regler
- Regelkreis mit einem PI-Regler und einer Störung z
- Störung z mit einem Rechtecksignal
- Störung z mit einem harmonischen Störsignal
- Führungsübertragungsfunktion und Störübertragungsfunktion
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Der Laborbericht Regelungstechnik von Andrej Mironov dokumentiert die praktischen Versuche aus dem Fach Regelungstechnik, die am 24. und 25. September 2020 an der Hochschule Pforzheim durchgeführt wurden. Ziel des Labors war die praktische Anwendung der erlernten, theoretischen Kenntnisse in der Analyse und im Entwurf von Regelkreisen. Der Bericht behandelt dabei die Anwendung des Programms Matlab/Simulink zur Simulation und Analyse von verschiedenen Regelkreisen und Systemkomponenten.
- Inbetriebnahme der Simulink-MATLAB-Umgebung
- Analyse und Simulation von gleichfrequenten Schwingungen
- Modellierung eines einfachen Masse-Feder-Dämpfer-Systems (MFDS)
- Bestimmung des Frequenzganges eines unbekannten Masse-Feder-Dämpfer-Systems (MFDS)
- Positionsregelung eines MFDSs mit einschleifigen Reglern (P-, I-, PI-Regler) und Analyse des Regelverhaltens mit verschiedenen Störungen
Zusammenfassung der Kapitel
- Versuch 1: Inbetriebnahme der Simulink-MATLAB-Umgebung: Dieser Versuch führte in die grundlegende Bedienung der Simulink-Umgebung ein. Es wurden ein einfaches Simulink-Modell erstellt, Parameter eingestellt und die Ausgabe im Oszilloskop betrachtet.
- Versuch 2: gleichfrequente Schwingungen: Dieser Versuch behandelte die Überlagerung von gleichfrequenten Schwingungen. Es wurden die Frequenz, Amplitude und Phasenverschiebung ermittelt und ein Simulink-Modell erstellt, das die Ergebnisse der Analyse widerspiegelt. Anschließend wurden die Summe und Differenz der Schwingungen berechnet und analysiert.
- Versuch 3: Modellierung eines einfachen Masse-Feder-Dämpfer-Systems (MFDS): Hier wurde ein Simulink-Modell eines Masse-Feder-Dämpfer-Systems erstellt. Unterschiedliche Integrationsmethoden wurden getestet und die Auswirkungen der Schrittweite auf das Simulationsergebnis wurden untersucht.
- Versuch 4: Bestimmung des Frequenzganges eines unbekannten Masse-Feder-Dämpfer-Systems (MFDS): Dieser Versuch zeigte die Bestimmung des Dämpfungsgrades anhand der Auswertung der Sprungantwort und des Frequenzganges des Systems. Die Ergebnisse beider Methoden wurden verglichen.
- Versuch 5: Positionsregelung eines MFDSs mit einschleifigen Reglern: Dieser Versuch untersuchte die Anwendung von P-, I- und PI-Reglern zur Positionsregelung des MFDS. Die Auswirkungen der Reglerparameter auf das Regelverhalten wurden experimentell ermittelt. Schließlich wurde die Reaktion des Regelkreises auf verschiedene Störungen betrachtet und die Führungs- und Störübertragungsfunktionen analysiert.
Schlüsselwörter
Der Laborbericht konzentriert sich auf die Themen Regelungstechnik, Simulation, Matlab, Simulink, Masse-Feder-Dämpfer-System (MFDS), Regelkreise, P-Regler, I-Regler, PI-Regler, Sprungantwort, Frequenzgang, Führungsübertragungsfunktion, Störübertragungsfunktion, Bode-Diagramm.
- Quote paper
- Andrej Mironov (Author), 2020, Grundlagen der Regelungstechnik, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/964064
