PI-Zustandsregler - eine methodische Neubetrachtung

Abstract

Zusammenfassung Dieser Beitrag diskutiert die Wahlmöglichkeiten hinsichtlich der konstanten Führungsgrößenaufschaltung, um einen bestehenden Zustandsregler für allgemeine d. h. auch sprungfähige sowohl zeitkontinuierliche als auch zeitdiskrete LTI-SISO-Systeme um einen Integralanteil auf einen sogenannten PI-Zustandsregler zu erweitern. Der Fokus dieser Arbeit liegt in einer systemanalytischen Interpretation der charakteristischen Fälle. Infolge des konstruktiven Zugangs können Methoden präsentiert werden, wie ein bestehender Zustandsregler ohne vollständigen Neuentwurf um einen Integralanteil erweitert werden kann. Dies ermöglicht prinzipiell eine ressourcenschonende online Umparametrierung bzw. Zu- und Abschaltung des I-Anteils. Von besonderem Interesse ist dabei die Möglichkeit, durch dezidierte Wahl der Vorfilterkonstante sogar die Invarianz des gesamten Führungsverhaltens des ursprünglichen Zustandsreglers zu erzielen. Dies wird durch systematische Abspaltung eines nicht erreichbaren Teilsystems erzwungen. Weiters wird hierfür die direkte Äquivalenz zu einem reduzierten Störgrößenbeobachter gezeigt. Eine andere Parametrierung erlaubt, rampenförmigen Führungssignalen asymptotisch exakt zu folgen bzw. derartige Ausgangsstörungen zu unterdrücken. Die Demonstration der wesentlichen präsentierten Methoden an einem Simulationsmodell mit integrierendem Verhalten schließt diesen Beitrag.