Regelungstechnik

Testfunktionen – Übung

Du hast Dir unser letztes Video zu Testfunktionen angesehen und möchtest die trockene Theorie in Alltagsbeispiele übersetzen? Dann bist Du hier genau richtig!

Verschiedene Testfunktionen

Wichtig ist, dass Du Dir immer im Klaren darüber bist, was genau als Eingangsgröße für Dein System gewählt wird und was für eine Ausgangsgröße vorliegt. In diesen Beispielen kannst Du auch gleich Dein Wissen bezüglich der Übertragungsglieder testen.

Stell Dir vor, Du fährst morgens mit Deinem Auto zur Arbeit. Weil Du noch etwas verschlafen bist, übersiehst Du ein Schlagloch und fährst ohne zu bremsen darüber. Für dieses Beispiel wählen wir die Straßenoberfläche als Eingangsgröße und den Abstand der Stoßstange von der Oberfläche der Straße als Ausgangsgröße. Jetzt musst Du Dir überlegen, was für eine Testfunktion in dieser Situation geeignet ist! Überlegen wir kurz, was Einfluss auf unser System, das Auto, nimmt. Richtig, das Schlagloch! Durch das Überfahren entsteht ein Impuls, der auf das Auto wirkt und den Abstand der Stoßstange zur Straße ändert. Wir wählen hier also die Impulsfunktion.

Impuls durch Schlagloch
Impuls durch Schlagloch

Auch über das Übertragungsverhalten dieses Systems kannst Du jetzt schon eine Aussage treffen. In unserem Beispiel wirken Trägheitskräfte, die eine kleine Verzögerung hervorrufen. Je nachdem wie sehr Dein Auto gedämpft ist, tritt zusätzlich noch eine Schwingung auf, die abklingt. Ansonsten würde es Dich nach dem Überfahren unendlich lange durchschütteln. Das Auto besitzt also ein proportionales Verhalten höherer Ordnung, je nachdem wie viele Massen und Federelemente darin vorhanden sind. Durch die Verzögerung und das Schwingen können wir hier annehmen, dass sich Dein Auto in dieser Situation wie ein schwingfähiges PT2-Glied verhält.

Beispiel Stellventil

In unserem zweiten Beispiel rollen wir es einmal anders auf: Du arbeitest als studentische Hilfskraft mit deinem Professor zusammen an einer Apparatur, die ein Stellventil enthält. Zu Beginn des Versuchs ist das Ventil geschlossen und es gibt dementsprechend keinen Durchfluss. Um es zu öffnen, besitzt es einen kleinen Motor. Nachdem dein Professor etwas an seinem Computer eingetippt hat, beobachtest Du, wie sich das Ventil mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit immer weiter öffnet und ein Durchfluss entsteht. Jetzt überlege Dir einmal was für eine Eingangsgröße in Frage kommen könnte. Der Motor ist der Antrieb, um das Öffnen und Schließen zu erzeugen. Das heißt dein Professor muss eine Größe verändert haben, die Einfluss auf den Motor hat. In dem Fall die Spannung V.

Versuchsaufbau
Beispiel Versuchsaufbau

Jetzt kannst Du nach dem Ausschlussverfahren nach Deiner Testfunktion suchen: Eine Rampenfunktion kommt nicht in Frage, da sich die Spannung nicht immer weiter erhöht, sondern ein bestimmter Wert von Anfang an vorgegeben wurde. Eine Impulsfunktion ist es auch nicht, da der eingegebene Spannungswert konstant bleibt und nicht plötzlich wieder abfällt. Also bleibt Dir nur noch die Sprungfunktion. Die Ausgangsgröße ist das, was Du am Anfang beobachten konntest: die Öffnung des Ventils. Um dem Stellventil noch ein geeignetes Übertragungsglied zuzuordnen, beobachtest Du deine Ausgangsgröße etwas genauer. Das Ventil öffnet sich mit einer konstanten Geschwindigkeit und vergrößert dadurch die Fläche seiner Öffnung. Bei Flächen macht es bei Dir mittlerweile bestimmt sofort Klick und Du weißt direkt, dass Flächenänderungen mit integralem Verhalten zusammenhängen. Das Stellventil ist somit mit einem I-Glied vergleichbar.

Jetzt hast Du gesehen, wie sich Testfunktionen in alltägliche Verhaltensweisen von Systemen eingliedern und wie Du sie identifizieren kannst.

Wenn Du Dich jetzt fragst, welche weiteren Zusammenhänge noch um die Testfunktionen kreisen, dann sieh Dir am besten gleich unser nachfolgendes Video zu Antwortfunktionen an!

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