Benutzer:Na derdingseben/Übertragungsglied

Als Übertragungsglied wird in der theoretischen Kybernetik Bildsymbole eines Verfahrensbildes bezeichnet, der im einfachsten Fall Eingangs- (y) und Ausgangssignale (x) zugeordnet werden. (z.B. Ventile, Verstärker).

Grundlegendes

Es gilt zu beachten das im weiteren Sinne nicht nur Geräte, oder eine Verkettung von Geräten, als Übertragungsglied bezeichnet werden sondern auch die zugehörigen und elementare Symbole (Bauteile) wie zum Beispiel:

• die Wirkungslinie (Hydralikschlauch, Draht, etc.);
• MSR-Aufgaben in der Warte, der Netzleitstelle oder generell an HMI's (Visualisierungen);

zum Übertragungsglied zugeordnet werden können.

Darstellungsformen

Komplexe Aufgabenstellungen der Kybernetik werden mit Hilfe sogenannter Signalflusspläne, Verfahrensbilder oder Blockschaltbilder oft grafisch dargestellt um dem Entwickler die Aufgabe des Entwurfs eines Steuerungs- oder Regelungskreises zu vereinfachen. Prinzipiell wird hierbei ein Geräteschaltplan nochmals mittels genormter Symbole wie in der Europäischen Norm EN 62424 beschrieben(früher: DIN 19227-1) vereinfacht. Es entsteht ein sogenanntes R&I-Fließschema. Die hierbei verwendeten Bildsymbole nehmen allerdings keinen Bezug auf die Funktionserfüllung der einzelnen Geräte, sondern sollen die Aufgabenstellung einzelner Geräteketten innerhalb des gesamten Verfahrens beschreiben.

Bei richtigem Entwurf der Blockschaltbilder kann aus dem grafischen Abbild eine mathematische Gleichung abgeleitet werden die dem Entwickler des Steuerungs- oder Regelungskreises das Übertragungsverhalten der Kette unter annähernd realen Bedingungen beschreiben soll.

„Sind die einzelnen Elemente einer Regelung lineare Übertragungsglieder, so können im Laplacebereich (ebenso wie im Frequenzbereich) Regeln zur Umformung und Vereinfachung von Blockschaltbildern entwickelt werden, mit denen umständliche Berechnungen weitgehend vermieden werden können.“

– Wilhelm Haager: Haager, Regelungstechnik

Im Idealfall sind Übertragungsglieder einem Linearem zeitinvariantem System ähnlich. Im Realfall kommt es aufgrund von Bauteiltoleranzen und anderen äusseren Einflüssen jedoch zu einem zeitinvariantem Verhalten. Man spricht hier auch vom linearen- und/oder nichtlinearen Verhalten des Übertragungsgliedes.

Die Eigenschaften der linearen- bzw. nichtlinearen Übertragungsglieder lassen sich im theoretischen Sinne am besten mit linearen- bzw. nichtlinearen Operatoren aus der Mathematik vergleichen.

Grundsätzlich gilt jedoch: verändert sich das Eingangssignal, so ändert sich auch das Ausgangssignal. Der kausale Zusammenhang zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal wird als Übertragungsverhalten bezeichnet. Dieses Verhalten kann durch einen mathematischen Ausdruck beschrieben werden (y= f(x)).

Das Übertragungsglied beschreibt also die wirkungsmäßige Abhängigkeit der Ausgangsgrößen (x) von den Eingangsgrößen (y). In seiner einfachsten Form wird es durch einen Block symbolisiert. Entsprechend der Unterscheidung zwischen linearem- und nichtlinearem Verhalten eines Übertragungsglieds gibt es auch unterschiedliche Systemblöcke. Als besondere Kennzeichnung werden Systemblöcke mit Einfach- (linear) bzw. Doppelumrandung (nichtlinear) versehen.

Im Wirkungsweg von Signalen wird ein einfaches Übertragungsglied als Block mit einem eingehenden und einem ausgehenden Pfeil dargestellt.

Regelungstechnische Grundglieder

Als elementare Übertragungsglieder kann man passive Bauelemente und Gruppen von Bauelementen verstehen die zwar einen aktiven Einfluss auf die Form des Ausgangssignals nehmen, dieser Einfluss ist aber nicht abhängig von der Größe des Eingangssignals. Das bedeutet das Eingangssignal wird anhand einer physikalischen Gegebenheit oder einem vordefinierten Faktor vom Übertragungsglied in eine Form gebracht die vom Anwender am Ausgang des Übertragungsgliedes gewünscht ist.

Regelungstechnische Grundglieder können sein:

• Proportionalglieder (P-Elemente)
• Integralglieder (I-Elemente, I-Glied)
• Differenzierglieder (D-Element, Differenzierer)
• Verzögerungsglieder erster Ordnung (PT1-Elemente)
• PD-Elemente
• PI-Elemente
• IT1-Elemente
• Vorhalteglied (DT1-Element)
• PDT1-Elemente
• Totzeitglied (Tt-Glied)
• Allpass
• Verzögerungsglied zweiter Ordnung (PT2-Element)

Eine genaue Beschreibung der einzelnen Grundglieder mit Übertragungsfunktionen, Sprungantworten und Bodediagrammen erfolgt in den oben angeführten Einzelabschnitten.

Regler

Regler können sein:

• P-Regler
• I-Regler
• D-Regler
• PI-Regler
• PID-Regler

Weblinks

Commons: Na derdingseben/Übertragungsglied – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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