Helligkeitsregelung

System
Die Versuche werden mit Experimentierplatten im Profilrahmen aufgebaut. Mit dem Profi-CASSY werden die Regelstrecke oder der Regelkreis angesteuert und die interessierenden Messwerte aufgenommen.

Lernziele

• Erkennen regelungstechnischer Grundprinzipien
• Führungs- und Störungsregelung
• Umgang mit Auswerte- und Simulationssoftware
  

Funktion
Die Lichtregelstrecke enthält Lichtquellen für Nutz- und Störlicht sowie einen Fotosensor. Die LED-Lichtquellen werden direkt mit dem Regler angesteuert. Ein externes Stellglied (Leistungsverstärker) ist nicht nötig. Auf die Regelstrecke wirkt durch die Mattscheibe Raumlicht als externe Störgröße. Bedingt durch die relativ hohen Grenzfrequenzen der Optohalbleiter hat die Lichtregelstrecke ein Zeitverhalten wie ein schnelles PT1-System. Die resultierende Systemordnung ist n = 1, es gibt nur einen wesentlichen Energiespeicher. Lichtregelung ist in sicherheitskritischen Räumen vorgeschrieben, z.B. in Sportarenen oder im Krankenhaus. Ein biologisches Beispiel ist die Auf- und Abblendfunktion des Auges zur Adaption an unterschiedliche Helligkeiten (Pupille).

Methode
Die Ausstattung ist gleichermaßen geeignet für Demonstration und Schülerversuch. Die Durchführung der Versuche erfolgt mit einem elektronischen Handbuch und den Messdateien für CASSY Lab 2 und WinFACT. Dabei gilt Plug & Play: Die Versuche starten nach Aufruf der Messdatei automatisch.

Zielgruppen
Als Zielgruppe werden Schüler in der Berufsausbildung Elektrotechnik in Handwerk und Industrie und Studenten der Fachrichtungen Automatisierungstechnik und Mechatronik angesprochen. Der Kurs bietet sowohl Einstiegsversuche auf einfachem Niveau als auch anspruchsvolle Themen für die Bachelor-Ausbildung.

Themen

• Kennlinie der Temperaturregelstrecke
• Aufnahme der Sprungantwort
• Betragsoptimum, die Ersatzregelstrecke
• Technische Regler
• Regler im Grenzbereich
• Empirische Dimensionierung von Reglern
• Reglerentwurf bei bekannten Zeitkonstanten der Regelstrecke
• Reglerentwurf durch Pol-Nullstellenkompensation, KR-Bestimmung im Batch-Lauf
• Reglerentwurf durch numerische Optimierung
• Faustformelverfahren
• Führungs- und Störungsregelung mit elektronischem Regler
• Temperaturregelung mit Softwareregler
• Temperaturregelung mit blockorientierter PC-Simulation
• Temperaturregelung mit Zweipunktregler, Einfluss der Hysterese
• Zweipunktregler mit verzögerter Rückführung
• Zweipunktregler mit verzögert nachgebender Rückführung
• Temperaturregelung mit Dreipunktregler
• Regelkreismodellierung

Abbildung ähnlich