BOD - Das Digitale Betragsoptimum |
Unter MATLAB steht u.a. eine BOD Toolbox Version 3.0 mit folgenden einzelnen m-Files und Demo's oder als ZipFile zur Verfügung. Bitte beachten Sie die Notwendigkeit des Mitladens der private-Direktorie beim Laden ausgewählter einzelner Funktionen:
Filename | Funktion |
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bod bod_2 |
Berechnung eines digitalen Reglers nach dem Digitalen Betragsoptimum
(BOD) - ausgehend von einer Regelstrecke im Z-Bereich. => basierend auf Umformungen des allgemeinen Gleichungssystems; fsolve nur für störoptimalen PID-Regler [bod_2: alte fsolve-Syntax] |
bodg | Hilfsfile für bod.m; Aufruf nur durch bod sinnvoll. |
bod_gen | Berechnung eines digitalen Reglers nach dem Digitalen Betragsoptimum
(BOD) - ausgehend von einer Regelstrecke im Z-Bereich. => direkte Anwendung des allgemeinen Gleichungssystems, generelle Verwendung von fsolve, auch Lead/Lag Controller 1./2. Ordnung |
bod_gen_eq | Hilfsfile für bod_gen.m; Aufruf nur durch bod_gen sinnvoll. |
bod_prefi_opt | Optimierung des Vorfilters, hybride Optimierung nach dem Digitalen Betragsoptimum (BOD), d.h. Reglereinstellung bewirkt Verhalten für verzögerte Eingangsgrößen, Einstellung des neuen Vorfilters bewirkt Verhalten für unverzögerte Eingangsgrößen. |
bod_rst | Berechnung eines digitalen Reglers nach dem Digitalen Betragsoptimum
(BOD) - direkt für eine RST-Regelstruktur. Zur Definnition einer RST-Regelstruktur siehe Landau/Zito "Digital Control Systems", Springer 2010. |
bod_rst_eq | Hilfsfile für bod_rst.m; Aufruf nur durch bod_rst sinnvoll. |
eez | Berechnung eines digitalen Reglers nach Endlicher Einstellzeit (EEZ) - ausgehend von einer Regelstrecke im Z-Bereich. |
gmt | Berechnung von gewichteten mittleren Totzeiten bei Einsatz von Bussystemen innerhalb von Regelschleifen. |
guete | Gütekenngrößen der Übergangsfunktion nach Regelkreissimulation mit SIMULINK. |
kaskade | Optimierung einer zwei- oder dreischleifigen Kaskadenstruktur mit digitalen Reglern. |
kmatrix | Berechnung von Wichtungsfaktoren fuer das Optimierungsgleichungssystem nach (BOD). |
simu | Simulation und Güteberechnung der Übergangsfunktion für einen einschleifigen Regelkreis unter MATLAB. |
trans | Universelle Z-Transformation von Übertragungsfunktionen aus dem
Laplace in den Z-Bereich. Erweiterung von c2d/c2dm durch Berücksichtigung der Kopplung zwischen Regler und Strecke (T/H) sowie der Meßmethode (A/M). |
urlaz | Umrechnung von Reglerparametern zwischen Laplace- und Z-Bereich. |
zust_au1 zust_au2 |
Zustandsregelstruktur "1" mit 3 Koeffizienten und automatisierter Berechnung. Teil 1 - Definition der Strecke im Laplace-Bereich und anschließende Z-Transformation. [Variante 2: veraltete fsolve Syntax] |
zust_aug1 zust_aug2 |
Zustandsregelstruktur "1" mit 3 Koeffizienten und automatisierter Berechnung. Teil 2 - Definition der Zustandsregelstruktur im Z-Bereich. Aufruf nur durch zust_au. [Variante 2: veraltete fsolve Syntax] |
zust_aup1 zust_aup2 |
Zust_au mit Variation von Motor-, Feder- und Lastzeitkonstante. [Variante 2: veraltete fsolve Syntax] |
zust_aut1 zust_aut2 |
Zust_au mit Variation von Abtastzeit und Restzeitkonstante des geschlossenen
Stromregelkreises. [Variante 2: veraltete fsolve Syntax] |
zust_bran_2 | Zustandsregelstruktur "2" mit 4 Koeffizienten und automatisierter Berechnung. Teil 1 - Definition der Strecke im Laplace-Bereich und anschließende Z-Transformation. |
zust_bran_2gl | Zustandsregelstruktur "2" mit 4 Koeffizienten und automatisierter Berechnung. Teil 2 - Definition der Zustandsregelstruktur im Z-Bereich. Aufruf nur durch zust_bran_2. |
In der DEMO-Direktory stehen unter MATLAB bzw. SIMULINK folgende m- und mdl-Files als Beispiel-Aufruf-Scripte bzw. Beispiel-SIMULINK-Strukturen zur Verfügung:
Filename | Funktion | Simulation |
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demo_1 | Demo zur Anwendung von trans und bod - siehe auch DEMO_BOD zur Anwendung bei Definition eines LTI Modells. Das Demo enthält zwei Beispiele mit Menüführung. Beispiel 1 Führungsoptimierung (unverzögerte Eingangssignale) ohne Polkompensation, Beispiel 2 Störoptimierung (verzögerte Eingangssignale) mit Vorfilterentwurf. | demo_1s |
demo_2 | Demo zur Anwendung von zust_au / zust_aug - Anwendung von BOD auf Zustandsregelstrukturen. Gegeben ist ein Zweimassensystem nach einem Artikel in der Automatisierungstechnik. Mittels Digitalem Betragsoptimum werden drei Rückführverstärkungen berechnet. | demo_2s |
DEMO_BOD | Anwendung von bod (Digitales Betragsoptimum) mit Demonstration der wahlweisen Ein-/Ausgabe von LTI-Modellen und/oder Menüabschaltung, d.h. Vektorsteuerung. Für eine Beispielstrecke bestehend aus zwei Verzögerungsgliedern werden fünf Regler für unverzögerte Eingangssignale und drei Regler für verzögerte Eingangssignale berechnet. Der Entwurf mit gedämpftem D-Anteil wird an einer zweiten Regelstrecke verdeutlicht. | DEMO_BODs |
demo_BOD_rst | Anwendung von BOD (Digitales Betragsoptimum) auf eine RST-Regelstruktur nach Landau/Zito (siehe bod_rst.m) bei einer Regelstrecke mit großer Totzeit. | demo_BOD_rst_s |
DEMO_EEZ | Anwendung von eez (Endliche Einstellzeit) mit Demonstration der wahlweisen Ein-/Ausgabe von LTI-Modellen und/oder Menüabschaltung, d.h. Vektorsteuerung. Für eine Beispielstrecke bestehend aus zwei Verzögerungsgliedern werden für unverzögerte Eingangssignale vier Regler bei vollständiger Polkompensation, drei Regler für Rampeneingangssignal und zwei Regler bei unvollständiger Polkompensation berechnet. Unter Annahme verzögerter Eingangssignale bei einer Regelstrecke bestehend aus einem Verzögerungsglied und Mittelwertmessung werden neun Regler und Vorfilter ermittelt, wobei sich die Anzahl aus den möglichen Kombinationen von {0, 1, 2} suboptimalen Anregelschritten für Regler und Vorfilter ergeben. Der Reglerentwurf für eine kompliziertere Regelstrecke wird an einem Beispiel aus der Zeitschrift Automatisierungstechnik demonstriert. | DEMO_EEZs |
DEMO_GUETE | Anwendung von guete zur Bestimmung von Güteparametern nach einmaliger Eingangssignaländerung von Regelkreisen. Es werden ein Führungs- und ein störoptimaler Regler einschließlich Vorfilter berechnet und Gütekennwerte für zwei Führungs- und eine Störsprungantwort ermittelt. | DEMO_GUETEs |
DEMO_KASKADE1 | Anwendung von Kaskade.m auf dreischleifige Kaskadenregelstruktur.
Berechnet werden führungsoptimale Regler für 4 Varianten: bod/bod/bod; eez/eez/eez; eez/bod/bod; eez/eez/bod Keine Begrenzung: praktische Berücksichtigung durch Begrenzungsrückrechnung (BRR) |
DEMO_KASKADEs |
DEMO_KASKADE2 DEMO_KASKADE2a |
Anwendung von Kaskade.m auf dreischleifige Kaskadenregelstruktur.
Berechnet werden führungsoptimale Regler für 4 Varianten: bod/bod/bod; eez/eez/eez bzw. eez/eez; eez/bod/bod; eez/eez/bod >>>UNTERSCHIED zu DEMO_KASKADE1: teilweise Mittelwertmessung<<< >>>KASKADE2a: ein Beispiel nur mit zwei Schleifen<<< |
DEMO_KASKADEs DEMO_KASKADE2s |
DEMO_KASKADE3 DEMO_KASKADE3b |
Anwendung von Kaskade auf eine dreischleifige Kaskadenregelstruktur. Berechnet
werden führungsoptimale Regler für 4 Varianten: bod/bod/bod; eez/eez bzw. eez/eez/bod; eez/eez/eez; eez/bod/bod; >>>UNTERSCHIED zu DEMO_KASKADE1: Störoptimierung für mittlere Schleife<<< >>>DEMO_KASKADE3: ein Beispiel nur mit zwei Schleifen<<< |
DEMO_KASKADEs |
DEMO_SIMU | Anwendung von simu zur schnellen Überprüfung von Einstellungen digitaler Regler ohne SIMULINK. Für eine Regelstrecke erfolgt Z-Transformation und Reglerberechnung mit anschließender Simulation der Sprungantwort und Güteparameterermittlung für Führungs- und Störgrößensprung. | DEMO_SIMUs |
regber1 | Reglerberechnung - Vergleich verschiedener Varianten 1: Vorgabe einer Regelstrecke bestehend aus zwei Verzögerungsgliedern, Z-Transformation der Strecke und Berechnung von 4 Reglern - kontinuierliches Betragsoptimum, quasikontinuierliche Einstellung, Digitales Betragsoptimum(BOD), Endliche Einstellzeit(EEZ). Strecken- und Regelkreissprungantworten werden simuliert. BOD und EEZ-Regler sind durch Anwendereingaben variierbar. Für Strecke und Regler wird die Zähler- und Nennerpolynomdarstellung angewendet. |
regber1s |
regber2 | Reglerberechnung - Vergleich verschiedener Varianten 2: Vorgabe einer Regelstrecke bestehend aus zwei Verzögerungsgliedern, Z-Transformation der Strecke und Berechnung von 7 Reglern mittels Digitalem Betragsoptimum (PI- und PID-Regler mit und ohne Polkompensation) und Endlicher Einstellzeit (Minimalform und 1 bzw. 2 suboptimale Anregelschritte). Strecken- und Regelkreissprungantworten werden simuliert. Die Reglerberechnung erfolgt über Steuervektoren und ist nicht variierbar. Für Strecke und Regler wird die LTI-Darstellung angewendet. |
regber2s |
LL_ExampleZanasi | Lead Lag Controller 1. und 2. Ordnung - berechnet nach BOD (63° Phasenreserve) mit bod_gen; Simulation eines Beispiels nach Zanasi |
LLC_ExampleZanasis |
LL_ExampleYeung | Lead Lag Controller 1. und 2. Ordnung - berechnet nach BOD (63°
Phasenreserve) mit bod_gen; Simulation eines Beispiels nach Yeung |
LLC_ExampleYeungs |
bod_prefi_opt_check01_par | Anwendung von bod_prefi_opt.m auf Beispiel: PID-Regler und Strecke
mit zwei Verzögerungsgliedern
1. Ordnung; ...RA... Test mit reduzierter Genauigkeit |
bod_prefi_opt_check01_sim bod_prefi_opt_check01_RA_sim |
bod_prefi_opt_check02_par | Anwendung von bod_prefi_opt.m auf Beispiel: PI-, PID-, und PID2-Regler und nicht-minimalphasige (2 Nullstellen) Strecke mit einem Verzögerungsglied 5.Ordnung und Totzeit; ...RA... Test mit reduzierter Genauigkeit |
bod_prefi_opt_check02_sim bod_prefi_opt_check02_RA_sim |
bod_prefi_opt_check03_par | Anwendung von bod_prefi_opt.m auf Beispiel: PI-, PID-, und PID2-Regler und Strecke mit vier Verzögerungsgliedern 1.Ordnung bei ähnlichen Zeitkonstanten; ...RA... Test mit reduzierter Genauigkeit |
bod_prefi_opt_check03_sim bod_prefi_opt_check03_RA_sim |
bod_prefi_opt_check04_par | Anwendung von bod_prefi_opt.m auf Beispiel: PID-Regler und nicht-minimalphasige (1 Nullstelle) Strecke mit einem Verzögerungsglied 2.Ordnung und einem Verzögerungsglied 4. Ordnung, Test mit reduzierter Genauigkeit parallel | bod_prefi_opt_check04_sim |
bod_prefi_opt_check05_par | Anwendung von bod_prefi_opt.m auf Beispiel: PID2-Regler und Strecke mit fünf Verzögerungsgliedern 1.Ordnung, Test mit reduzierter Genauigkeit parallel | bod_prefi_opt_check05_sim |