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DE3618025A1 - Vorrichtung zur bestimmung der regelguete und der stabilitaet von regelkreisen aus messwerten und kennwerten des regelkreises - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung der regelguete und der stabilitaet von regelkreisen aus messwerten und kennwerten des regelkreises

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DE3618025A1
DE3618025A1 DE19863618025 DE3618025A DE3618025A1 DE 3618025 A1 DE3618025 A1 DE 3618025A1 DE 19863618025 DE19863618025 DE 19863618025 DE 3618025 A DE3618025 A DE 3618025A DE 3618025 A1 DE3618025 A1 DE 3618025A1
Authority
DE
Germany
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control
time
values
model
controller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19863618025
Other languages
English (en)
Inventor
Ulrich Dr Ing Mueller
Ulrich Dr Ing Hoffmann
Heinrich Prof Dr Ing Rake
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AACHENER FORSCH REGELUNGSTECH
Original Assignee
AACHENER FORSCH REGELUNGSTECH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AACHENER FORSCH REGELUNGSTECH filed Critical AACHENER FORSCH REGELUNGSTECH
Priority to DE19863618025 priority Critical patent/DE3618025A1/de
Publication of DE3618025A1 publication Critical patent/DE3618025A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Regelgüte und der Stabilität von zeitkontinuierlichen und zeitdiskret arbeitenden Regelkreisen, bei der aus Meßwerten des Regelkreises und bekannten Kennwerten des Regelkreises die unbekannten Kennwerte ermittelt werden, welche zur Bestimmung der Regelgüte und der Stabilität notwendig sind.
Die Einstellung von Reglerparametern erfolgt praktisch mit Hilfe von Empfehlungen, die auf Gütekriterien oder Stabilitätsmaßen beruhen. Die analytische oder graphische Ermittlung von Reglerparametern mit dem Ziel, eine bestimmte Regelgüte zu erreichen und bestimmte Anforderungen an die Stabilität zu erfüllen, erfordert zum Teil sehr hohen Aufwand.
Ändern sich nach einer Einstellung der Reglerparameter im laufenden Betrieb die Kennwerte des Regelkreises, kann dies zu einer Verschlechterung der Regelgüte führen. Ein Nachstellen der Reglerparameter im laufenden Betrieb ohne unmittelbare Möglichkeit der Überprüfung seiner Wirksamkeit wird häufig wegen des hohen Aufwandes und der zusätzlichen Gefahr einer vorübergehenden starken Fehleinstellung unterlassen.
Seit einigen Jahrzehnten sind Verfahren zur rechnerunterstützten Ermittlung parametrischer Modelle von Regelkreisen bekannt, die meist die Parameter zeitdiskreter Modelle ermitteln (Unbehauen, H., u. a.: Parameterschätzverfahren zur Systemidentifikation, Oldenbourg Verlag, 1974. Ljung, L., System Identifikation, in Proc. of Uncertainty and Control, Springer Verlag, 1985). Diese sind für eine direkte Beurteilung schlecht interpretierbar. Bei selbsteinstellenden Reglern werden die optimalen Reglerparamter automatisch mit Hilfe des Modelles ermittelt, so daß kein Eingriff durch den Bediener mehr möglich ist (Kofahl, R.: Selbsteinstellende digitale PID-Regler, Grundlagen und neue Entwicklungen, VDI- Verlag, 1985). Unter dem Begriff Kennwertermittlung wurden in den letzten Jahren Verfahren entwickelt, um interpretierbare Kennwerte von Regelkreisen aus gemessenen Signalen zu ermitteln und dem Benutzer zur Verfügung zu stellen. Dieser kann daraus Entscheidungen über weitere Tätigkeiten ableiten (Isermann, R.: Process Fault Detection Based on Modeling and Estimation Methods, Automatica 20 (1984), pp. 387-404).
Vorrichtungen, die als Kenngrößen die Regelgüte im Sinne eines gewählten Gütemaßes oder den Stabilitätsgrad eines Regelkreises zur Reglereinstellung im laufenden Betrieb anzeigen, sind bisher nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Regelgüte und Stabilität von Regelkreisen während des Betriebs schnell und mit wenig Aufwand für den Benutzer zu ermitteln und anzuzeigen. Die angezeigten Werte für Regelgüte und Stabilität können für eine Reglerein- und -nachstellung, auch während des Betriebes, herangezogen werden. Dadurch wird die Gefahr einer Fehleinstellung vermieden, und es kann geprüft werden, ob die aktuelle Reglereinstellung den gestellten Anforderungen an das Regelkreisverhalten entspricht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Meßeinrichtung Signale des Regelkreises erfaßt und über eine Eingabeeinrichtung verfügbare Kennwerte über die eingesetzte Regeleinrichtung und den Regelkreis eingegeben werden (siehe Bild 1). Eine Auswahleinrichtung wählt mittels der eingegebenen Kennwerte aus der Meßeinrichtung stammende Signale aus, legt eine geeignete Modellstruktur fest und stellt beides einer Identifikationseinrichtung zur Verfügung. Die Identifikationseinrichtung bestimmt daraus die unbekannten Parameter eines zeitdiskreten Modells.
Eine Umschalteinrichtung übernimmt die von der Auswahleinrichtung festgelegten bekannten Parameter und die von der Identifikationseinrichtung geschätzten Parameter der Regeleinrichtung und führt diese über Schalter zu Kombinationsbausteinen, in denen die Parameter gemäß der von der Auswahleinrichtung vorgegebenen Modellstruktur zu einem vollständigen zeitdiskreten oder zeitkontinuierlichen Modell des Reglers zusammengesetzt werden.
Durch parallele Anordnung von zwei Auswahl-, Identifikations- und Umschalteinrichtungen können gleichzeitig die vollständigen Modelle der Regeleinrichtung und der Regelstrecke ermittelt werden.
Eine Verknüpfungseinrichtung erfaßt die vollständigen Regler- und Regelstreckenmodelle und transformiert diese mittels geeigneter Transformatoren in Abhängigkeit von den vorgegebenen Stabilitäts- und Gütemaßen so, daß die entsprechend transformierten Modelle zu Modellen des offenen oder geschlossenen Regelkreises in zeitkontinuierlicher oder zeitdiskreter Darstellung verknüpft werden können. Diese Modelle sind für die Bestimmung der Werte der Regelgüte oder Stabilität geeignet.
Eine Bewertungseinrichtung bestimmt aus den durch die Verknüpfungseinrichtung zur Verfügung gestellten Modellen und in Abhängigkeit der vorgegebenen Güte- und Stabilitätsmaße Werte der Stabilität oder der Regelgüte, die dem Benutzer über die Ausgabeeinrichtung angezeigt und zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung werden die Meßwerte des Regelkreises durch die Meßeinrichtung zu diskreten Zeitpunkten fortlaufend erfaßt und vorgegebene Güte- oder Stabilitätsmaße ebenso fortlaufend bestimmt und angezeigt oder zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung verfügt über eine Auswahleinrichtung, die von der Eingabeeinrichtung vorgegebene Kennwerte des Regelkreises so auswertet, daß alle verfügbaren Informationen über die technische Realisierung und die physikalischen Eigenschaften der Regeleinrichtung und der Regelstrecke bei der Auswahl einer geeigneten Modellstruktur berücksichtigt werden. Über die Eingabeeinrichtung sind dazu z. B. Angaben über die Art der Regelung, etwa zeitdiskrete oder zeitkontinuierliche Regelung, und den Typ des Regelgerätes, etwa P, PI oder PID, notwendig. In gleicher Weise arbeitet die Auswahleinrichtung für die Regelstrecke, wobei hier u. a. Angaben zur Ordnung und Totzeit der Regelstrecke sinnvoll sein können.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung verfügt über eine Auswahleinrichtung, die zusätzlich zu der geeigneten Modellstruktur aus den vorgegebenen Kennwerten Parameter des Modelles der Regeleinrichtung oder der Regelstrecke so bestimmt, daß nur eine möglichst kleine Zahl von Parametern von der Identifikationseinrichtung geschätzt zu werden braucht. Dies geschieht durch eine Aufteilung des Modells in einen bekannten und einen unbekannten Teil, dessen Struktur der Identifikationseinrichtung übermittelt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kombiniert eine Umschalteinrichtung die Parameter des identifizierten Teilmodells und die Parameter des bekannten Teilmodells abhängig von einer von der Auswahleinrichtung bestimmten Kennung der gewählten Modellstrukturen so, daß vollständige zeitdiskrete oder zeitkontinuierliche Modelle der Regeleinrichtung sowie der Regelstrecke entstehen. Weiterhin verteilt die Umschalteinrichtung, abhängig von den durch eine Vorgabeeinrichtung vorgegebenen Kriterien zur Regelgüte oder Stabilitätsmaßen, die Modelle so auf verschiedene Verknüpfungseinrichtungen, daß dadurch die Verknüpfung zu zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Modellen des aufgeschnittenen Regelkreises möglich ist.
In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen werden in der Verknüpfungseinrichtung Modelle des aufgeschnittenen bzw. geschlossenen Regelkreises bestimmt, die zeitkontinuierlich oder zeitdiskret sein können. Die dazu notwendigen zeitkontinuierlichen oder zeitdiskreten Modelle der Regeleinrichtung und der Regelstrecke werden in den Verknüpfungseinrichtungen aus allen möglichen Kombinationen von zeitdiskreten und zeitkontinuierlichen Modellen durch geeignete Transformatoren hergestellt. Bei zwei Modellen, nämlich der Regeleinrichtung und dem der Regelstrecke, und bei zwei Arten der Modelle, nämlich zeitkontinuierlich und zeitdiskret, sind dazu vier verschiedene Verknüpfungsbausteine erforderlich.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung besitzt eine Bewertungseinrichtung, welche aus dem zeitkontinuierlichen Modell des aufgeschnittenen Regelkreises die Werte der Stabilitätsmaße Amplituden- und Phasenreserve ermittelt und anzeigt oder zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stellt. Dazu wird aus dem Modell ein Frequenzgang ermittelt und mit geeigneten numerischen Verfahren die Frequenzen bestimmt, bei denen der Betrag des Frequenzganges 1 und der Phasenwinkel des Frequenzganges -π ist. Mit diesen Werten lassen sich nach regelungstechnischen Methoden die Stabilitätsmaße Amplituden- und Phasenreserve aus dem Frequenzgang ermitteln.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung verfügt über eine Bewertungseinrichtung, die aus dem zeitdiskreten Modell des aufgeschnittenen Regelkreises die Werte der Stabilitätsmaße Amplituden- und Phasenreserve sowie den Wert des Kriteriums für die Regelgüte, die Abklingzeitkonstante, ermittelt. Dies geschieht entweder durch Umwandlung des zeitdiskreten Modells in einen Frequenzgang, der näherungsweise dem des zeitkontinuierlichen Modells entspricht und anschließende Verarbeitung des Frequenzganges wie in der Bewertungseinrichtung für das kontinuierliche Modell, oder durch iterative Anwendung eines algebraischen Stabilitätskriteriums unter Variation des Übertragungsfaktors des offenen Regelkreises für die Ermittlung der Amplitudenreserve oder unter Variation des Stabilitätsradius der z-Ebene zur Ermittlung der Abklingzeitkonstante.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können die oben genannten Werte der Stabilitätsmaße oder der Regelgüte von einer Ausgabeeinrichtung auf Anfrage oder fortlaufend digital oder analog angezeigt werden. Dies ist sowohl als Absolutwert oder als Abweichung von der Grenze zur Instabilität bzw. einem vorgegebenen Grenzwert möglich. Außerdem kann der Wert analog oder digital zur weiteren Bearbeitung an einem Ausgabekanal zur Verfügung gestellt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden zusätzlich zu den angezeigten Werten noch Hinweise zur Veränderung der Reglerparameter gegeben, um vorgebbare Sollwerte der Stabilitätsmaße oder Regelgüte zu erreichen. Dies kann sich auf die Richtung der Änderung beschränken oder auch die Größe der Änderung angeben, um im laufenden Betrieb eine Gefahr der Fehleinstellung zu vermeiden. Dazu werden in einer internen Simulation die Parameter des vorgegebenen Reglertyps verändert und daraus ein neues Modell des aufgeschnittenen Regelkreises ermittelt. Mit diesem sind dann in der o. g. Weise simulierte Werte der veränderten Regelgüte oder Stabilitätsmaße zu bestimmen. Durch geeignete Suchverfahren läßt sich mit dieser Simulation ein Gebiet festlegen, in dem die Reglerparameter für die Einhaltung einer vorgegebenen Regelgüte oder Stabilität liegen müssen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand des Bildes 2 näher erläutert:
Mittels einer Eingabeeinrichtung 1 kann der Benutzer die Art des Reglers, d. h. zeitdiskret oder zeitkontinuierlicher (d/k), den Reglertyp (z. B. PID, PI, P) und im vorhinein bekannte Parameter des Reglers eingeben. Die Auswahleinrichtung 2 besteht aus der Einrichtung zur Modellauswahl, die abhängig von der eingegebenen Art und dem Typ des Reglers das vollständige Reglermodell erstellt, und der Einrichtung zur Modellreduktion, die das vollständige Modell so reduziert, daß die von der Eingabeeinrichtung weitergeleitete Information über den Regler vollständig umgesetzt wird. Die nicht bekannten Parameter des Reglers werden in einer der Auswahleinrichtung nachgeschalteten Identifikationseinrichtung 3 ermittelt. An deren Eingang liefert die Auswahleinrichtung einen Signalvektor, dessen Komponenten aus den von der Meßeinrichtung 4 gemessenen Signalen des Regelkreises ausgewählt wurden. Dieser Signalvektor ist so aufgebaut, daß die Identifikationseinrichtung nur die unbekannten Parameter schätzt und an die nachfolgende Umschalteinrichtung 5 weiterleitet. Die bekannten Parameter gehen von der Auswahleinrichtung unmittelbar in die Umschalteinrichtung. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Parameterschätzverfahren für zeitdiskrete Übertragungsfunktionen G R (z) vorgesehen, z. B. nach der rekursiven Methode der kleinsten Quadrate. Daher werden die Parameter einer kontinuierlichen Übertragungsfunktion G R (s) an der Identifikationseinrichtung vorbeigeleitet.
Weiterhin liefert die Auswahleinrichtung Kennungen an die nachfolgenden Einrichtungen, die abhängig von dem Typ und den bekannten Parametern des Reglers für die weitere Verarbeitung sorgen. Abhängig von der Kennung für die Umschalteinrichtung 5, die in dem Ausführungsbeispiel vier verschiedene Zustände a bis d hat, werden die eingehenden Parameter über Schalter auf vier Kombinationsbausteine 5 a bis 5 d innerhalb der Umschalteinrichtung geleitet. Diese vereinigen die geschätzten Reglerparameter aus der Identifikationseinrichtung mit den bekannten Parametern aus der Auswahleinrichtungen zum vollständigen Reglermodell.
Die Bedeutung der Kennung a bis d sollen für das Beispiel eines PI-Reglers ausgeführt werden. Um das Modell des Reglers möglichst genau zu ermitteln, empfiehlt es sich, bei Verstellung nur eines Parameters Übertragungsbeiwert K R oder Nachstellzeit T n den unveränderlichen Parameter über die Eingabeeinrichtung anzugeben. Die Identifikationseinrichtung schätzt dann nur einen Parameter eines zeitdiskreten quasikontinuierlichen Modells, während der bekannte z-Parameter in der Auswahleinrichtung aus der Eingabe von K R oder T n ermittelt wird. Die Kennung a und b bedeuten dann "K R bekannt" und "T n bekannt". Sollen beide Parameter des PI-Reglers verstellt werden, oder ist keiner der Parameter bekannt, werden bei der Kennung c die geschätzten z-Parameter zu einem zeitdiskreten Reglermodell ohne Hinzufügen von bekannten Parametern kombiniert. Bei Kennung d schließlich sind beide Reglerparameter bekannt. In diesem Fall benötigt man die Identifikationseinrichtung nicht und kann die bekannten s-Parameter direkt zu einem zeitkontinuierlichen Reglermodell kombinieren.
Die Einrichtungen 1, 2, 3 und 5 sind gleichermaßen für die Bestimmung des Modells der Regelstrecke G s (z) vorhanden, wobei die Meßeinrichtung 4 doppelt genutzt wird. Der Unterschied in der Bestimmung des Modells der Regelstrecke liegt in der Angabe "Typ", (siehe Eingabeeinrichtung), die nun nicht Reglertypen, sondern Regelstreckentypen zugeordnet ist.
Es können damit Teilinformationen über das physikalische Verhalten der Regelstrecke angegeben werden. Dies kann im einfachsten Fall die Angabe der Streckenordnung n oder einer Totzeit T t sein. Eine Möglichkeit der Parametereingabe ist bei dem Typ "Tiefpaßstrecke" mit den Parametern Verzugszeit T u und Ausgleichszeit T g gegeben. Entsprechend ist die Umschalteinrichtung auszulegen.
Die Verknüpfungseinrichtung 6 bewirkt eine Verknüpfung der Modelle des Reglers G R (z) oder G R (s) mit dem Modell der Regelstrecke G s (z), so daß ein Modell des aufgeschnittenen Regelkreises G 0(s) oder G 0(z) entsteht. Die dazu notwendige Multiplikation G 0 = G R ·G s erfordert stets die Eingabe der Modelle aus demselben Bildbereich s oder z. Dadurch sind verschiedene Transformatoren 6 a bis 6 d notwendig, um gegebenenfalls die Modelle des Reglers oder der Regelstrecke nach bekannten Verfahren von einem in den anderen Bildbereich zu transformieren.
Die Verteilung der verschiedenen, in die Verknüpfungseinrichtung eingehenden Modelle auf die Transformatoren und Multiplikatoren sowie die Verteilung der Modelle des aufgeschnitten Regelkreises auf die nachfolgenden Einrichtungen geschieht mittels mehrerer Schalter, deren Stellung durch Kennungen in Block 6 e in die Zustände e bis h versetzt werden.
Die Schalterstellungen sind zum einen abhängig von den Stabilitätsmaßen und Gütekriterien, die durch eine Vorgabeeinrichtung 8 von Anwender vorgegeben werden (α R , A R , τ a . . .) und zum anderen von den Modellen der Regelstrecke und des Reglers, die in der Auswahleinrichtung festgelegt werden. Alle beteiligten Einrichtungen geben daher eigene Kennungen an den Block 6 e der Verknüpfungseinrichtung. Die Funktion der vier Zustände e bis h sind in Tabelle 1 angegeben.
Die von der Verknüpfungseinrichtung gebildeten Modelle des aufgeschnittenen Regelkreises werden entweder auf den Block 7 a oder 7 b innerhalb der Bewertungseinrichtung 7 geschaltet. Der Block 7 a ermittelt die Stabilitätsmaße A R und/oder α R aus der Übertragungsfunktion G 0(s) mittels geeigneter numerischer Verfahren (z. B. Regula Falsi) aus dem in einem Zwischenschritt ermittelten Frequenzgang. Es kommt das Nyquist-Kriterium zur Anwendung.
Der Block 7 b ermittelt die Stabilitätsmaße A R und/oder α R und/oder das Gütemaß τ a aus der Übertragungsfunktion G 0(z). Die Werte von A R und τ a können durch iterative Verfahren (z. B. Bisektion) aus der Übertragungsfunktion G 0(z) mittels algebraischer Stabilitätskriterien für zeitdiskrete Systeme (z. B. Schur-Cohn-Kriterium) bestimmt werden. Die Werte von A R und α R sind mittels des Nyquistkriteriums aus dem im Zwischenschritt ermittelten Abtastfrequenzgang ähnlich wie in der Bewertungseinrichtung 7 a zu bestimmen. Weitere Erläuterungen zu den Bewertungseinrichtungen können aus der Erfindungsbeschreibung entnommen werden. Welches Verfahren in der Bewertungseinrichtung zum Einsatz kommt, wird durch die Vorgabeeinrichtung über die Kennung bestimmt.
Die aus der Bewertungseinrichtung stammenden Werte der Stabilitäts- oder Gütemaße werden schließlich zur Ausgabeeinrichtung 11 geleitet. Wenn statt der Absolutwerte der Stabilitäts- und Gütemaße deren Abweichung von einem Sollwert angezeigt werden soll, sind diese von der Vorgabeeinrichtung 8 in Vergleicher 9 zu leiten, in denen sie von den Absolutwerten subtrahiert werden.
Mittels Umschalter, die von den Sollvorgaben der Vorgabeeinrichtung über den Block 10 verstellt werden, können die Absolutwerte der Stabilitätsmaße oder Gütemaße wahlweise Anzeigeinstrumenten, Vergleichern oder weiterverarbeitenden Einrichtungen zugeführt werden.
Tabelle 1

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Regelgüte und der Stabilität von Regelkreisen aus Meßwerten und Kennwerten des Regelkreises, bei der über eine Meßeinrichtung Meßwerte erfaßt werden und bei der über eine Eingabeeinrichtung verfügbare Kennwerte über die eingesetzte Regeleinrichtung und die Regelstrecke im Kreis eingegeben werden, und die Identifikationseinrichtungen zur Bestimmung der Parameter von Reglermodellen und Regelstreckenmodellen aus den eingegebenen und gemessenen Werten besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Auswahleinrichtung, die aus den eingegebenen Kennwerten und den Meßwerten die Struktur der Regler- und Regelstreckenmodelle bestimmen und die zur Ermittlung unbekannter Modellparameter notwendigen Signalwerte auswählen kann, und eine Vorgabeeinrichtung, mit der Stabilitätsmaße und Kriterien für die Regelgüte vorgegeben werden können, sowie eine Umschalteinrichtung und verschiedene Verknüpfungseinrichtungen, mit denen die dynamischen Eigenschaften des aufgeschnittenen oder des geschlossenen Regelkreises aus den Parametern des Reglermodells und des Regelstreckenmodells bestimmt werden können, und Bewertungseinrichtungen, mit denen Werte für die Stabilitätsmaße und die Kriterien der Regelgüte aus den dynamischen Eigenschaften des aufgeschnittenen oder des geschlossenen Regelkreises ermittelt und angezeigt werden können, enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß geeignete Meßwerte des Regelkreises fortlaufend zu diskreten Zeitpunkten erfaßt und damit die für diese Zeitpunkte aktuellen Werte der vorgegebenen Stabilitätsmaße oder der vorgegebenen Kriterien für die Regelgüte bestimmt und angezeigt werden können.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung anhand der über die Eingabeeinrichtung vorgegebenen Kennwerte die Struktur eines zeitdiskreten oder zeitkontinuierlichen Reglermodells und eines zeitdiskreten Regelstreckenmodells so auswählen kann, daß alle durch die Kennwerte verfügbaren Informationen über die Regeleinrichtung und die Regelstrecke bei der Auswahl der jeweiligen Modellstruktur berücksichtigt werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung die Meßwerte und die über die Eingabeeinrichtung vorgegebenen Kennwerte dazu verwenden kann, die Parameter der in ihrer Struktur festgelegten Regler- und Regelstreckenmodelle so zu bestimmen, daß nur noch eine möglichst kleine Zahl von unbekannten Parametern durch die Identifikationseinrichtung bestimmt zu werden braucht, und die Meßwerte so zu ordnen, daß sie von der Identifikationseinrichtung zur Bestimmung der unbekannten Parameter verwendet werden können.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung zwischen verschiedenen Kombinationseinrichtungen so umschalten kann, daß die von der Auswahleinrichtung festgelegten bekannten Parameter und die in der jeweiligen Identifikationseinrichtung geschätzten Parameter in Abhängigkeit von der durch die Auswahleinrichtung vorgegebene Modellstruktur zu einem zeitkontinuierlichen oder zeitdiskreten parametrischen Modell des Reglers bzw. der Regelstrecke zusammengesetzt werden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für einen zeitkontinuierlich arbeitenden Regelkreis mittels einer Verknüpfungseinrichtung die zeitkontinuierlichen Reglermodelle und die zeitdiskreten Regelstreckenmodelle so miteinander verknüpft werden können, daß ein für die Bestimmung der Werte von Amplituden- und Phasenreserve verwendbares zeitkontinuierliches Modell des aufgeschnittenen oder geschlossenen Regelkreises entsteht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für einen zeitkontinuierlich arbeitenden Regelkreis mittels einer Verknüpfungseinrichtung die zeitkontinuierlichen Reglermodelle und die zeitdiskreten Regelstreckenmodelle so miteinander verknüpft werden, daß ein für die Bestimmung der Werte von Amplitudenreserve, Phasenreserve und Abklingzeitkonstante verwendbares zeitdiskretes Modell des aufgeschnittenen oder geschlossenen Regelkreises entsteht, wobei die Abklingzeitkonstante der maximale Zeitraum ist, in dem der Störanteil einer Regelgröße auf 63,2% der Anfangsstörung absinkt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für einen zeitdiskret oder zeitkontinuierlich arbeitenden Regelkreis anhand einer Verknüpfungseinrichtung die zeitdiskreten Regler- und Regelstreckenmodelle so miteinander verknüpft werden können, daß ein für die Bestimmung der Werte von Amplitudenreserve, Phasenreserve und Abklingzeitkonstante verwendbares zeitdiskretes oder zeitkontinuierliches Modell des aufgeschnittenen oder geschlossenen Regelkreises entsteht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewertungseinrichtung aus dem zeitkontinuierlichen Modell des aufgeschnittenen Regelkreises die Werte der Stabilitätsmaße Amplitudenreserve und Phasenreserve ermitteln kann.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewertungseinrichtung aus dem zeitdiskreten Modell des aufgeschnittenen Regelkreises die Werte der Stabilitätsmaße Amplitudenreserve und Phasenreserve und den Wert des Kriteriums für die Regelgüte, d. h. die Abklingzeitkonstante ermitteln kann.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Stabilitätsmaße und der Kriterien für die Regelgüte fortlaufend oder auf Anfrage als Absolutwerte oder als Abweichung von der Stabilitätsgrenze bzw. einem vorgegebenen Wert des Regelgütekriteriums angezeigt oder an eine Einrichtung zur Anzeige oder Bearbeitung weitergeleitet werden kann.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß Hinweise zur Veränderung von Reglereinstellwerten zur Erreichung vorgebbarer Sollwerte von Amplitudenreserve, Phasenreserve oder Abklingzeitkonstante gegeben werden können.
DE19863618025 1986-05-28 1986-05-28 Vorrichtung zur bestimmung der regelguete und der stabilitaet von regelkreisen aus messwerten und kennwerten des regelkreises Withdrawn DE3618025A1 (de)

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