- 1 - Lösung 1 Aufgabe 1 a. Die Regelgrösse des Brutkastens ist die ...

Institut für Chemie und Bioingenieurwissenschaften Dr. Robert N. Grass
Regelungstechnik FS 12
Lösung 1
Aufgabe 1
a. Die Regelgrösse des Brutkastens ist die Temperatur im Inneren der Brutkammer. Die
Solltemperatur kann durch die Länge des Steuerstabes eingestellt werden. Das sich ergebende
Blockdiagramm ist in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1 (zu Aufgabe 1): Blockdiagramm für Drebbel’s Brutkasten
b. Mit der gleichen Vorgehensweise ergibt sich folgendes Diagramm:
Aufgabe 2:
Abbildung 2 (zu Aufgabe 1): Blockdiagramm einer Füllstandregelung
Eine mögliche Struktur des Regelungssytems könnte so aussehen:
Abbildung 3 (zu Aufgabe 2): Blockdiagramm einer Fahrstuhlkabinenpositionierung
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Der ungenaue Sensor könnte ein Schalter kurz vor dem Stockwerk sein. Wird er durch die Kabine
betätigt, kann der Regler die Kabinengeschwindigkeit reduzieren. Ein genauere Positionsmessung kann
danach zur Positionierung des Kabinenbodens auf Höhe des Stockwerkbodens verwendet werden. Der
Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Kabinenposition nur an wenigen Stellen genau und damit teuer
gemessen werden muss. Eine vernünftige Toleranz könnte 3mm betragen.
Aufgabe 3
Gegeben ist der zu befüllende Tank in Abbildung 4. Q sei der Zustrom, h die Füllhöhe und A
der Bodenquerschnitt. Der Tank soll auf die Füllhöhe h* befüllt werden.
Abbildung 4 (zu Aufgabe 3): Zu befüllender Tank
Die dazu notwendige Füllzeit ist durch:
t* = h* · A/Q
gegeben.
Eine Steuerung würde für jeden Tank den Zustrom für t* öffnen. Bei z.B. sich ändernder
Grundfläche der Tanks würde die Füllhöhe variieren (Tank nicht mehr ganz befüllt oder
übergelaufen). Denkbare Störungen sind Veränderungen, die die Füllhöhe beeinflussen, wie
z.B. bereits vorhandene Flüssigkeit im Tank vor dem Befüllen.
Eine mögliche Lösung dieses Problemes ist in Abbildung 5 skizziert. Der Befüllvorgang wird
für jeden Tank durch ein Schwimmventil geregelt.
Abbildung 5 (zu Aufgabe 3): Mehrere sequentiell zu füllende Tanks
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Aufgabe 4
Zu jedem Zeitpunkt gilt für die Geschwindigkeit v des Bandes vor dem Kopf v = Rω. Da R davon
abhängt, wie weit das Band bereits abgespielt wurde, muss ω entsprechend angepasst werden, damit v
konstant bleibt. Dies könnte durch eine Steuerung geschehen (unter der Bedingung, dass die Kassette
jeweils komplett zurückgespult ist), hätte jedoch den Nachteil, dass weder schwankende Banddicken
noch unterschiedlich dicke Spulenkerne berücksichtigt werden könnten.
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