Temperaturregelung

VE6.3.1.1
Temperaturregelung
Temperaturregelung

Beschreibung

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 Regelung der Temperatur von Wohngebäuden, Fahrzeugen oder Werkstücken ist das klassische Beispiel für Systeme mit großen Zeitkonstanten. Die Temperaturregelstrecke arbeitet sowohl mit Zweipunktreglern als auch mit PID- und Softwarereglern. Sie verfügt über eine 7-Segmentanzeige für die aktuelle Temperatur. Als Heizquelle dient eine Halogenlampe, die den Aufheizvorgang auch sichtbar macht. Die Temperatur wird mit einem NTC-Widerstand gemessen. Zur Untersuchung des Störverhaltens stehen ein Ventilator und eine verschließbare Klappe im Heizungskanal zur Verfügung. Zwei integrierte Leistungsverstärker (für Heizung und Kühlung) ermöglichen die direkte Ansteuerung mit dem Regler, Stellglieder sind nicht erforderlich. Die Temperaturregelstrecke kann auch mit Fuzzy-Regelung betrieben werden.

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.

Ergänzungen
Zur Vertiefung sind folgende Ausstattungen empfehlenswert:
E 6.3.4.1 Regelung elektronischer Strecken
E 6.3.4.2 Digitale Regelung
E 6.3.4.3 Fuzzy-Regelung

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

Ausstattungsdetails

1 734064N  8  PID-Digitalregler Net LD
1 73402  8  Führungsgrößengeber LD
1 734121  4  Digitale Temperaturregelstrecke LD
1 734011  4  Zweipunktregler LD
1 524016S2  8  Profi-CASSY Starter 2 LD
1 72609  4  Profilrahmen T130, zweizeilig LD
1 72686  4  Stabilisiertes Netzgerät ±15 V/3 A LD
1 50059  8  Sicherheits-Verbindungsstecker, schwarz, Satz 10 LD
1 500592  8  Sicherheits-Verbindungsstecker mit Abgriff, schwarz, Satz 10 LD
3 500641  8  Sicherheits-Experimentierkabel 100 cm, rot LD
3 500642  4  Sicherheits-Experimentierkabel 100 cm, blau LD
3 500644  8  Sicherheits-Experimentierkabel 100 cm, schwarz LD
1 734501  4  WINFACT LD Starter (Einzelplatz) LD
1 775680DE  4  LIT-print: Temperaturregelung LD
1 775680EN  4  LIT-print: Temperaturregelung, englisch LD
1 775680FR  4  LIT-print: Temperaturregelung, französisch LD
1 72610  4  * Profilrahmen T150, zweizeilig LD
1 734502  4  * WINFACT LD Starter (Schullizenz) LD
1 734504 * WINFACT LD Edition (Einzelplatz) LD
1 734505  4  * WINFACT LD Edition (Schullizenz) LD
1 zusätzlich erforderlich: 1 PC mit Windows 7 / 8.1 / 10 (x86 oder x64)
Versuche werden mit dem CASSY Lab 2 und WinFACT betrieben und ausgewertet.

Mit * gekennzeichnete Artikel sind nicht zwingend erforderlich, werden jedoch zur Durchführung des Versuchs empfohlen.

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