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Regelungstechnik - Steuerung

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Regelungstechnik

Steuerung

Bei der Steuerung, bzw. dem Steuern handelt es sich um einen Prozess in einem System, bei dem Eingangsgrößen (eine oder mehrere) Ausgangsgrößen (andere Größen) beeinflussen. Dies geschieht aufgrund der vorliegenden Gesetzmäßigkeiten im System.

Als Gesetzmäßigkeit bezeichnet man einen Vorgang, physikalische Umstände bzw. eine Apparatur durch die eine Größe die andere Größe beeinflusst.

Beispiele für Apparaturen sind:

  • Systeme,
  • Schieber,
  • Thermoelemente,
  • Spannungsverstärker,
  • Potentiometer,
  • usw.

Beispiel:

Beispiel

Durch den Schieber  [Gesetzmäßigkeit]  in einer Rohrleitung kann der Durchfluss eines Medium [Gas/Flüssigkeit/] gesteuert werden. Bei der besagten Durchflusssteuerung wird die Gesetzmäßigkeit durch den Rohrquerschnitt und den Versorgungsdruck $ p_1 $ bestimmt. 

Anwendungsbeispiel: Schieber
Anwendungsbeispiel: Schieber


 Ist der Schieber geschlossen so liegt in einem Wasser durchflossenem Rohr vor dem Schieber ein Versorgungsdruck $ p_1 $ [Eingangsgröße] vor. Hinter dem Schieber ein Wasserdruck $ p_2$ [Ausgangsgröße]. Dabei gilt folgende Ungleichung $ p_1 > p_2 $.

Wird der Schieber nun langsam geöffnet, beginnt $ p_2 $, beeinflusst durch $ p_1 $, sich an $ p_1 $ anzupassen.

Ist der Schieber dann gänzlich geöffnet, wird die Ungleichung zur Gleichung:

$\ p_1 > p_2 \Longrightarrow p_1 = p_2 $  

Während des Vorgangs ändert sich lediglich die Größe $ p_2 $, die Größe $ p_1 $ bleibt konstant. Daher nennt man diesen Ausgleich rückwirkungsfrei.

Merke

Besonders kennzeichnend für eine Steuerung ist, dass der Wirkungsweg offen ist. 

Der beschriebene Zusammenhang ist in der nächsten Abbildung einfach dargestellt:

Einfaches Blockschema
Einfaches Blockschema

In diesem Bild wirkt die Größe $ u(t) $ steuernd auf die Größe $ v(t) $ ein, ohne dabei von letzterer selbst beeinflusst zu werden. Man bezeichnet diesen Vorgang, wie bereits oben beschrieben, als rückwirkungsfrei.

Bezeichnungen

  • $ u(t) =$ Eingangsgröße oder steuernde Größe oder beeinflussende Größe
  • $ v(t) =$ Ausgangsgröße oder gesteuerte Größe oder beeinflusste Größe

Blockschema einer Steuerung

Damit ein Prozess eindeutig beschrieben werden kann, verwendet man Wirkungslinien in Form von Pfeilen, die die Wirkrichtung einer Größe eindeutig festlegen. Eine Gesetzmäßigkeit wird dabei als Block [Rechteck] dargestellt.