Ãœbertragungsglieder der Regelungstechnik

Bei der Diskussion von Systemen im Zeitbereich in Kapitel 3 werden lineare, zeitinvariante Systeme mithilfe von Blockschaltbildern beschrieben. Diese Methode führt von einer Beschreibung der Systeme mit Differentialgleichungen zu kanonischen Blockschaltbildern. Diese Blockschaltbilder eignen sich für Simulationen, lassen sich aber schlecht interpretieren, da sie ein detailliertes Abbild der Differentialgleichungen sind.

In der Regelungs- und Automatisierungstechnik werden Anlagen, Systeme und Prozesse gesteuert und geregelt. Voraussetzung dazu sind Systembeschreibungen, die einen schnellen Überblick über das System beziehungsweise den Prozess erlauben. Aus diesem Grund werden Systeme und Prozesse mit standardisierten Übertragungsgliedern beschrieben, deren charakteristische Eigenschaften im Zeit-, Laplace- und Frequenzbereich bekannt sind.

In diesem Kapitel werden nach einer kurzen Einführung zum Umgang mit Blockschaltbildern Strukturen und Rechenregeln der Blockschaltbild-Algebra beschrieben. Anschließend werden elementare Übertragungsglieder wie das Proportional-, das Integrier- und das Differenzierglied sowie das Totzeitglied behandelt. Ihr Verhalten wird im Zeit-, Laplace- und Frequenzbereich diskutiert. Durch Kombination dieser elementaren Übertragungsglieder lassen sich weitere Übertragungsglieder generieren. Eine begrenzte Auswahl wird im zweiten Abschnitt dieses Kapitels behandelt. Dabei wird besonderer Wert auf das sogenannte PT1- und das sogenannte PT2-Glied gelegt. Ein Sonderfall eines Übertragungsgliedes ist der Allpass, mit dem der Begriff des minimalphasigen Systems zusammenhängt. Beide Begriffe werden eingeführt und ihr Zusammenhang hergestellt.

Auf Basis der hergeleiteten Frequenzgänge eröffnet sich die Möglichkeit, das Bode-Diagramm eines Systems effizient zu konstruieren und zu interpretieren. Die Idee dieses Verfahrens wird skizziert und an Beispielen vertieft.