Zustandsregelung

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Eine Zustandsregelung ist ein Regelkreis, der die Regelgröße, basierend auf der Zustandsraumdarstellung, regelt. Dabei wird der Zustand der Regelstrecke durch Messung oder durch einen Beobachter der Regelstrecke zugeführt. Daher wird das Verfahren auch Regelung durch Zustandsrückführung genannt.

Zustandsregelungen kommen in Systemen zum Einsatz, für die eine Berechnung des Reglers im Frequenzraum nicht oder nur unter Schwierigkeiten anwendbar sind. Dies sind vor allem nichtlineare (auch um Arbeitspunkte nicht oder nur schwer linearisierbare) sowie zeitvariante Systeme ebenso wie Mehrgrößensysteme.

Rückkopplung in der Zustandsregelung[Bearbeiten]

Die Rückkopplung, die zusammen mit der Regelstrecke den Regelkreis bildet, geschieht in der Zustandsregelung über eine Messeinrichtung und den eigentlichen Zustandsregler. Letzterer wird auch Rückführmatrix genannt. Deshalb handelt es sich bei einem Zustandsregler immer um einen Proportional-Regler.

Weil die Messung von Zustandsgrößen sehr aufwendig (und damit teuer) oder gar technisch nicht umsetzbar ist, wird die Messeinrichtung in der Praxis oft durch einen Beobachter ersetzt. Der Beobachter besteht analog zur Regelstrecke aus einer Beobachter-Zustands-Differenzialgleichung, einer Beobachter-Ausgangsgleichung und dem Beobachtungsvektor. Der Ausgang des Beobachters wird mit dem Ausgang der Regelstrecke verglichen. Die Differenz wirkt über den Beobachtungsvektor auf die Beobachter-Zustands-DGL.

Anwendung[Bearbeiten]

In der Praxis kommen Zustandsregelungen vor allem dann zum Einsatz, wenn schnelle Regelungen mit hoher Regelgüte gefordert sind.

Literatur[Bearbeiten]

  • Holger Lutz, Wolfgang Wendt: Taschenbuch der Regelungstechnik mit MATLAB und Simulink, 9., ergänzte Auflage, Frankfurt am Main: Deutsch, 2012, ISBN 978-3-8171-1895-3

Siehe auch[Bearbeiten]

 Portal: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik