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Aufgabenstellung:

Ein Fahrzeug soll mittels Tempomat (cruise control) eine gewünschte Geschwindigkeit einhalten.

 

a) Zeichnen Sie das Signalflussbild für:

  1. Steuerung mit Gassteller (feedforward control)
  2. Regelung mit Tempomat (feedback control),wobei das Regelsystem nur mit den abgebildeten Systemen dargestellt werden soll.

Abbildung

 

b) Identifizieren Sie Strecke (plant), Regler (controller) und Sensor in beiden Schaltbildern.

c) Welche Störungen (disturbance),  d.h. Einflüsse aus der Umwelt können auftreten?

d) Wie wird das gesteuerte und wie das geregelte Fahrzeug auf eine auftretende Störung (z.B. Geländesteigung) reagieren?

e) Ergänzen Sie die beiden Schaltbilder mit auftretenden Störungen. Wo wird eine Geländesteigung wirksam? Wo ein kalter Motor?

 

Lösungsweg:

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a) i) Steuerung (feedforward control)

Abbildung

a) ii) Regelung (feedback control)

Abbildung

b) Identifiziere:

  • Strecke: Motor, Antriebsstrang &- Fahrzeug, Tachometer
  • Regler: Gassteller / Tempomat
  • Sensor: Tachometer

c) Mögliche Störungen die auftreten können:

  • Steigungen/Gefälle, Wind (in oder entgegen der Fahrtrichtung), Schlupf, kalter Motor, Luftdruck, veränderte Strassenbeschaffenheit (Reibung,...)

d) Gesteuert/Geregelt:

  • Gesteuert: Das Fahrzeug wird von der Sollgeschwindigkeit abweichen und diese nicht erreichen, solange die Störung anhält, d.h. eine Steigung vorliegt oder ein starker Wind bläst.
  • Geregelt: Das Fahrzeug wird ebenfalls kurzfristig von der Sollgeschwindigkeit abweichen, diese (im Idealfall) jedoch innert kurzer Zeit wieder erreichen durch Änderung der Gaspedalstellung. Voraussetzung ist, dass der Motor das zusätzliche Drehmoment aufbringen kann. Dies hängt vom Betriebspunkt und der Grösse der Störung, bzw. Steigung. ab.

e) i) Steuerung

Abbildung

e) ii) Regelung 

Abbildung

Lösung:

Siehe Lösungsweg.