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Reglerauslegung mit Python Control Systems Library

Nicht nur Matlab hat eine Control System Toolbox zur Auslegung und Analyse von Regelkreisen, auch Python ist mit der Control Systems Library recht gut aufgestellt.

Im Folgenden soll an einem Beispiel gezeigt werden, wie man mit Python einen Regler entwirft und parametriert, der einen Regelkreis stabilisieren kann.
Regelkreis: Wasserbehälter mit Störung
Das Beispiel ist entnommen aus „Systemdynamische Grundlagen der Regelungstechnik“ der Uni Stuttgart, wo auch die Herleitung der Übertragungsfunktionen erläutert wird. Dies soll hier und im nachfolgenden Tutorial nicht mehr geschehen.

Angesteuert wird der Elektromotor, welcher auf ein Getriebe (Spindel) wirkt, welches ein Ventil stellt, wodurch Wasser in den Behälter einfließt. Die Füllstandshöhe im Behälter wird von einem Sensor (Schwimmer) erfasst und ist die Rückführung.

Der Regler soll nun den Füllstand des Wasserbehälters konstant halten, obwohl es Störungen gibt (z.B. Regen fließt ein oder Wasser wird entnommen).
Reglerauslegung mit Hilfe der Wurzelortskurve
Die Wurzelortskurve (engl. Root-Locus) ist eine von vielen Möglichkeiten einen Regelkreis auszulegen.

Dabei werden die Nullstellen (0) und Pole (X) des gesamten, offenen Regelkreises in der Imaginären Ebene aufgespannt. Dominante Pole sind dicht an der Imaginären Achse (Real=0). Es zeigt sich, dass der Regelkreis grenzstabil ist.

Im folgenden Video wird gezeigt, wie ein Regler ausgelegt und parametriert wird, sodass der Regelkreis ein relativ gutes Störübertragungsverhalten aufweist.

Regelungstechnik mit Python: Wie man einen Regler auslegt
(HD Version mit Klick auf ‚HD‘)

By |03/2015|Categories: Academy|Tags: , , |0 Comments