Definition und Funktion:
Die Regelstrecke (engl. Controlled System oder Process) ist der Teil eines Regelkreises in der Automatisierungstechnik, dessen physikalische Größe (Regelgröße) durch die Regelung beeinflusst werden soll. Sie ist der Prozess oder der Anlagenteil, der zwischen dem Stellglied (Aktor) und der Messstelle (Sensor) liegt.
Die Regelstrecke nimmt die Stellgröße des Reglers auf und reagiert darauf, indem sie ihre Regelgröße ändert. Ihre Eigenschaften sind entscheidend für die Auslegung und Parametrierung des Reglers.
Charakterisierung der Regelstrecke:
Regelstrecken können verschiedene Eigenschaften aufweisen, die ihr dynamisches Verhalten beschreiben:
- Übertragungsverhalten: Wie die Regelstrecke auf eine Änderung der Stellgröße reagiert (z.B. proportional, verzögert, integrierend).
- Zeitkonstanten: Wie schnell oder langsam die Regelstrecke auf Änderungen reagiert.
- Totzeit (Dead Time): Die Zeitspanne zwischen einer Änderung der Stellgröße und der ersten Reaktion der Regelgröße.
- Nicht-Linearität: Wenn die Beziehung zwischen Stellgröße und Regelgröße nicht linear ist.
- Kopplungen: Wenn eine Stellgröße mehrere Regelgrößen gleichzeitig beeinflusst oder mehrere Regelgrößen sich gegenseitig beeinflussen.
Beispiele für Regelstrecken in der Automatisierung:
- Temperaturregelung: Ein Ofen, dessen Temperatur geregelt werden soll. Stellgröße ist die Heizleistung, Regelgröße die Temperatur.
- Druckregelung: Ein Behälter mit einem bestimmten Volumen, dessen Druck geregelt werden soll. Stellgröße ist die Ventilstellung, Regelgröße der Druck.
- Füllstandsregelung: Ein Tank, dessen Füllstand geregelt werden soll. Stellgröße ist die Pumpenleistung oder die Ventilstellung, Regelgröße der Füllstand.
- Drehzahlregelung: Ein Motor, dessen Drehzahl geregelt werden soll. Stellgröße ist die Motorspannung/Frequenz, Regelgröße die Drehzahl.
- Positionsregelung: Eine Linearachse, deren Position geregelt werden soll. Stellgröße ist das Motordrehmoment, Regelgröße die Position.
Relevanz für die Regelungstechnik:
Das Verständnis der Regelstrecke ist grundlegend für die Auswahl und Parametrierung des richtigen Reglers:
- Der Regler muss auf die dynamischen Eigenschaften der Regelstrecke abgestimmt sein.
- Eine genaue Kenntnis der Regelstrecke ermöglicht eine optimale Regelgüte und Stabilität.
- Für die Modellprädiktive Regelung (MPC) ist ein präzises Modell der Regelstrecke erforderlich.
→ Siehe auch: PID-Regler, Regelkreis, Regelgröße, Stellgröße, Totzeit, Sensor, Aktor
