Kursbeschreibung

In der Luftfahrt gibt es eine Vielzahl von dynamischen Systemen, deren Verhalten von der Zeit abhängig ist. Beispiele hierfür sind u. a. die Flugzeugbewegung selbst, das Triebwerk, das Kabinensystem oder das Hydrauliksystem. Ziel der Regelungstechnik ist es, diese Systeme so zu beeinflussen, dass sie ein gewünschtes Verhalten zeigen bzw. beibehalten.

In der Weiterbildung werden die Grundlagen geschaffen, um praktisch erste Regler auszulegen und zu implementieren. Hierfür wird am ersten Tag zunächst der Regelkreis eingeführt und die Modellierung von dynamischen Systemen am Beispiel der Mechanik, Thermodynamik und Elektrotechnik verdeutlicht. Nach Aufstellen der Differentialgleichungen im Zeitbereich werden in der klassischen Regelungstechnik die Systembeschreibungen in den Bildbereich mittels Laplace-Transformation überführt. Die entsprechenden Grundlagen werden vermittelt, ohne zu tief in mathematische Herleitungen einzuschalten. Anschließend werden die erhaltenden Übertragungsfunktionen analysiert. Hierzu wird auch der Umgang mit MATLAB eingeführt. Zum Abschluss des ersten Tages wird ein erster Regler ausgelegt und die Implementierung von Strecke und Regler in Simulink durchgeführt.

Am zweiten Tag werden stetige und unstetige Regler eingeführt und ihr Nutzen erläutert. Zudem werden verschiedene Auslegungsverfahren für Regler besprochen. Hierzu gehören die Pol-Nullstellenkompensation, die Polvorgabe, die Kompensationsregler und das Wurzelortskurvenverfahren. In Übungen wenden die Teilnehmer*innen die Methoden selbst an. Am Ende des zweiten Tages wird die Implementierung der Regler als elektrische Schaltungen und digitaler Code besprochen und an zwei konkreten Beispielen praktisch durchgeführt. Dabei werden auch grundlegende Filterfunktionen vorgestellt.

Am Ende der Weiterbildung verfügen die Teilnehmer über grundlegendes theoretisches und praktisches Verständnis in der Regelungstechnik, dass sie auf eine Vielzahl von Problemen selbst anwenden können. Zudem können sie sich weiterführende Literatur erschließen und so ihr Wissen selbstständig ausbauen.

Zielgruppe

Der Kurs richtet sich an Ingenieur*innen und Wissenschaftler*innen, die ein grundlegendes Verständnis von dynamischen Systemen in der Mechanik, Elektrodynamik oder Thermodynamik besitzen und diese Systeme gezielt beeinflussen möchten. Es werden mathematische Grundlagen zum Thema reelle Funktionen einer und mehrerer Unbekannten vorausgesetzt. Wünschenswert sind Kenntnisse im Bereich der Differentialgleichungen. Die Teilnehmer*innen müssen gewillt sein, viel Wissen in kurzer Zeit aufzunehmen, wobei zu allen angesprochenen Themen umfangreiches Begleitmaterial zur Verfügung gestellt wird.

 Inhalte

• Einführung in MATLAB/Simulink
  An praktischen Beispielen erfolgt eine Einführung in die Verwendung dieses Standardwerkzeugs der Regelungstechnik. Es werden nur die wesentlichen Funktionen für die Eingrößenregelung besprochen; auf eine ausführliche Diskussion der Möglichkeiten des Tools wird verzichtet.
  
  
• Transformation und Analyse von Regelstrecken im Bildbereich
  Die Differentialgleichungen zur Beschreibung technischer Systeme im Zeitbereich werden mittels Laplace-Transformation in den Bildbereich überführt. Die resultierende Übertragungsfunktion wird hinsichtlich Pol- und Nullstellen sowie stationärem Verstärkungsfaktor analysiert.
  
  
• Standardübertragungsfunktionen
  Es werden die Standardübertragungsfunktionen von P-, I-, D- und Totzeitgliedern eingeführt und die Bedeutung von verzögertem Verhalten dargestellt. Mit diesen Standardgliedern lässt sich auch ohne explizite Kenntnis der Physik durch Sprungexperimente das Übertragungsverhalten ermitteln, was anschließend zur Auslegung von Reglern genutzt werden kann.
  
  
• Stetige und unstetige Standardregler
  Es wird gezeigt, welche Funktionen P-, I- und D-Glieder und deren Kombinationen als Regler übernehmen (stetige Regler). Zudem wird das Konzept des Zwei- und Dreipunktreglers (unstetige Regler) eingeführt.
  
  
• Auslegungsverfahren für stetige Standardregler
  Es werden Verfahren zur Auslegung von Reglern im Bildbereich eingeführt und angewendet. Hierzu zählen die Pol-Nullstellenkompensation, die Polvorgabe, die Kompensationsregler und das Wurzelortskurvenverfahren.
   
• Praktische Umsetzung von Reglern
  Es wird gezeigt, wie Regler praktisch umgesetzt werden. Hierbei werden auch das Tief- und Hochpassfilter diskutiert. Die Umsetzung erfolgt sowohl digital in Code-Form als auch mittels elektrischer Grundschaltungen. Der Code wird dabei nicht manuell geschrieben, sondern aus einem Simulink-Modell abgeleitet. An zwei Beispielen werden die Teilnehmer*innen ihre Kenntnisse selbstständig anwenden..

Kursdauer:

2 Tage

Abschluss

Jeder Teilnehmer erhält ein Zertifikat zum Kurs sowie ein umfangreiches Begleitmaterial zu den Grundlagen der Regelungstechnik, dass das Erlernte an vielen Beispielen demonstriert und Ansätze für ein weiterführendes Selbststudium bietet.

Leitung

Prof. Dr.-Ing. Alexander Köthe, AlphaLink Engineering GmbH

Veranstaltungsort

Charlottenburger Innovations-Centrum (CHIC), Berlin

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