Steuerungssysteme - Einführung

Ein Steuersystem ist ein System, das durch Steuern des Ausgangs die gewünschte Antwort liefert. Die folgende Abbildung zeigt das einfache Blockschaltbild eines Steuerungssystems.

Hier wird das Steuerungssystem durch einen einzelnen Block dargestellt. Da der Ausgang durch Variieren des Eingangs gesteuert wird, hat das Steuerungssystem diesen Namen erhalten. Wir werden diese Eingabe mit einem Mechanismus variieren. Im nächsten Abschnitt über Steuerungssysteme mit offenem und geschlossenem Regelkreis werden wir uns eingehend mit den Blöcken im Steuerungssystem befassen und wie diese Eingabe variiert werden kann, um die gewünschte Antwort zu erhalten.

Examples - Ampelsteuerung, Waschmaschine

Traffic lights control systemist ein Beispiel für ein Steuerungssystem. Hier wird eine Folge von Eingangssignalen an dieses Steuersystem angelegt, und der Ausgang ist eines der drei Lichter, die für einige Zeit eingeschaltet bleiben. Während dieser Zeit sind die beiden anderen Lichter aus. Basierend auf der Verkehrsstudie an einer bestimmten Kreuzung können die Ein- und Ausschaltzeiten der Ampeln bestimmt werden. Dementsprechend steuert das Eingangssignal den Ausgang. Das Ampelsteuersystem arbeitet also zeitlich.

Klassifizierung von Steuerungssystemen

Basierend auf einigen Parametern können wir die Steuerungssysteme auf folgende Arten klassifizieren.

Zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Steuerungssysteme

• Steuerungssysteme können basierend auf dem System als kontinuierliche Zeitsteuerungssysteme und diskrete Zeitsteuerungssysteme klassifiziert werden type of the signal benutzt.

• Im continuous timeSteuerungssysteme sind alle Signale zeitlich kontinuierlich. Aber indiscrete time Steuerungssysteme gibt es ein oder mehrere diskrete Zeitsignale.

SISO- und MIMO-Steuerungssysteme

• Steuerungssysteme können basierend auf dem als SISO-Steuerungssysteme und MIMO-Steuerungssysteme klassifiziert werden number of inputs and outputs Geschenk.

• SISOSteuerungssysteme (Single Input und Single Output) haben einen Eingang und einen Ausgang. Wohingegen,MIMO Steuerungssysteme (mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge) haben mehr als einen Eingang und mehr als einen Ausgang.

Steuerungssysteme mit offenem und geschlossenem Regelkreis

Steuerungssysteme können basierend auf dem als Steuerungssystem mit offenem Regelkreis und Steuerungssysteme mit geschlossenem Regelkreis klassifiziert werden feedback path.

Im open loop control systemsDer Ausgang wird nicht an den Eingang zurückgemeldet. Die Steueraktion ist also unabhängig von der gewünschten Ausgabe.

Die folgende Abbildung zeigt das Blockschaltbild des Steuerungssystems.

Hier wird ein Eingang an eine Steuerung angelegt und erzeugt ein Betätigungssignal oder Steuersignal. Dieses Signal wird als Eingang für eine Anlage oder einen Prozess gegeben, der gesteuert werden soll. Die Anlage erzeugt also eine Leistung, die gesteuert wird. Das zuvor diskutierte Ampelsteuersystem ist ein Beispiel für ein offenes Regelungssystem.

Im closed loop control systemsDer Ausgang wird zum Eingang zurückgeführt. Die Steueraktion ist also abhängig von der gewünschten Ausgabe.

Die folgende Abbildung zeigt das Blockschaltbild des Regelungssystems mit negativer Rückkopplung.

Der Fehlerdetektor erzeugt ein Fehlersignal, das die Differenz zwischen dem Eingangs- und dem Rückkopplungssignal darstellt. Dieses Rückkopplungssignal wird vom Block (Rückkopplungselemente) erhalten, indem der Ausgang des Gesamtsystems als Eingang zu diesem Block betrachtet wird. Anstelle des direkten Eingangs wird das Fehlersignal als Eingang an eine Steuerung angelegt.

Die Steuerung erzeugt also ein Betätigungssignal, das die Anlage steuert. In dieser Kombination wird der Ausgang des Steuerungssystems automatisch angepasst, bis wir die gewünschte Antwort erhalten. Daher werden die Regelungssysteme auch als automatische Steuerungssysteme bezeichnet. Ein Ampelsteuersystem mit einem Sensor am Eingang ist ein Beispiel für ein Regelungssystem.

Die Unterschiede zwischen den Steuerungssystemen mit offenem und geschlossenem Regelkreis sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Regelkreise	Regelungssysteme
Die Steueraktion ist unabhängig von der gewünschten Ausgabe.	Die Steueraktion ist abhängig von der gewünschten Ausgabe.
Feedback-Pfad ist nicht vorhanden.	Feedback-Pfad ist vorhanden.
Diese werden auch als bezeichnet non-feedback control systems.	Diese werden auch als bezeichnet feedback control systems.
Einfach zu entwerfen.	Schwer zu entwerfen.
Diese sind wirtschaftlich.	Diese sind teurer.
Ungenau.	Genau.