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Regelungstechnik - Integralregler, I-Regler

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Regelungstechnik

Integralregler, I-Regler

Den IntegralRegler, kurz I-Regler, kennzeichnet, dass es einen Vorfaktor $ V_i $ festzulegen gilt. Aus formaler Sicht definiert sich die Gleichung zur Bestimmung der Reglerausgangsgröße wie folgt:

Methode

Hier klicken zum AusklappenReglerausgangsgröße I-Regler: $ U_{IR} = - V_i \cdot \int D \cdot dt $

Die Gleichung verrät es bereits. Es wird die Regelabweichung integriert und anschließend daraus die Reglerausgangsgröße bestimmt. Der Zeitraum der Integration beträgt $ t - \Delta t $ bis $ t $.

Merke

Hier klicken zum AusklappenDie vorliegende Logik besagt, dass der Regler die Abweichung im entsprechenden Zeitraum erfasst und sich die Reaktion daraus ableitet. 

Vorteil des I-Reglers

  • Vorteil dieser Variante besteht im Ausschluss einer dauerhaften Regelabweichung. Denn selbst bleibende Abweichungen werden im Zeitverlauf im Integral sichtbar und somit eine Anpassung der Regelgröße möglich. 
  • Zudem sind Überschwingungen und dauerhafte Schwingungen beinahe ausgeschlossen.

Nachteil des I-Reglers

  • Ein Manko dieser Regelung besteht in der Trägheit, die kurzfristig entsteht wenn über lange Zeit integriert wird. Dies schlägt sich in der erhöhten Reaktionszeit nieder. 

In der nächsten Abbildung siehst du den typischen Kurvenverlauf eines I-Reglers

Verlauf des I-Reglers
Verlauf des I-Reglers

 

Beispiel: Störfall im Atomkraftwerk

Beispiel

Hier klicken zum Ausklappen

Wir betrachten den Reaktor eines Atomkraftwerks und dessen Regelung.

Nuklearreaktor, Atomkraftwerk
Nuklearreaktor, Atomkraftwerk

Kommt es zu einem unvorhergesehenen Ausstoß von Neutronen des Reaktors, so muss durch Einfahren der Steuerstäbe reagiert werden. Nimmt nun die Intensität der Kernreaktion ruckartig zu, so wäre die Verzugszeit für eine Reaktion mit Verwendung eines I-Reglers bedeutend zu lang. Im schlimmsten Fall kommt es zur Kernschmelze und die Katastrophe nimmt ihren Lauf. 

Abhilfe schafft da die Kombination eines I-Reglers mit einem P-Regler, genannt PI-Regler. Denn dadurch leistet die eigentliche Reaktion der Proportionalregler, wohingegen der Integralregler den Startwert $ U $ des P-Reglers kontinuierlich dynamisch anpasst und eine dauerhafte Regelabweichung korrigiert.