Vergleich und Dimensionierung

Vergleich

Im Folgenden wird ein Vergleich von P-, I-, PI-, PD- und PID-Regler in einem Regelkreis mit PT2-Glied als Regelstrecke gezogen.

Regler ohne I-Anteil (P und PD) weisen hierbei eine bleibende Regelabweichung auf. Erst die Regler mit I-Anteil können auf den Endwert von 1 ausregeln. Ein reiner I-Regler ist so langsam, dass das Erreichen des Endwertes von 1 kaum darstellbar ist. Der Zweck eines I-Anteils ist also die Vermeidung bleibender Regelabweichungen. Ein I-Anteil der Strecke kompensiert einen fehlenden I-Anteil des Reglers.

Die schnellsten Regler sind solche mit einem D-Anteil (PD und PID). Der D-Anteil kommt deshalb hauptsächlich zum Einsatz, wenn schnelle Dynamik gefragt ist oder die Strecke selbst instabil ist. Voraussetzung für die Schnelligkeit ist allerdings, dass, wie erwähnt, keine Begrenzung im Stellglied auftritt. In der Praxis ist eine Begrenzung meistens nicht zu vermeiden, deshalb gilt die Sprungantwort in der Praxis nur für kleine Sprünge und muss sonst angepasst werden.

Regler ohne D-Anteil, aber mit P-Anteil (P und PI) sind mittelschnell. Für einfache Regelaufgaben reicht oft schon ein reiner P-Regler aus, wenn die bleibende Regelabweichung vernachlässigt werden kann oder weil die Strecke schon einen I-Anteil besitzt.

Allgemein ist festzuhalten, dass ein PID-Regler gerne verwendet wird; er vereinigt alle Vorteile der anderen Regler.

Dimensionierung

Die Auswahl des Reglertyps ist heutzutage bei den digitalen Reglern nicht mehr so kompliziert, da der Mehraufwand an Software für einen PID-Regler gegenüber einfacheren Typen kaum relevant ist. Deshalb ist man mit einem PID-Regler fast immer auf der richtigen Seite, außer bei einer Strecke mit reiner Totzeit. Die folgende Tabelle hilft bei der Auswahl des Reglers:

Nach der Auswahl des geeigneten Reglertyps müssen nun noch die jeweiligen Parameter konfiguriert und bezüglich des Systems optimiert werden. Im Laufe der Zeit wurden für die Dimensionierung der Regelparameter viele Methoden entwickelt, auf die Erläuterung soll hier aber aufgrund des Umfangs und der Komplexität verzichtet werden.