Generieren einer Streckenübertragungsfunktion aus gemessenen Ein-/Ausgangsdaten

Inhalt:
Zur Lösung einer regelungstechnischen Entwurfsaufgabe benötigt man ein Simulationsmodell der Regelstrecke. Entweder benötigt man es, weil es die meisten Entwurfsverfahren zur Bestimmung der Reglerparameter als gegeben voraussetzen oder weil man das Verhalten des Regelkreises zur Verifikation des gewünschten Verhaltens gefahrlos simulieren möchte, bevor man den Regler in dem realen geschlossenen Regelkreis verwendet. Die Motivation zur Entwicklung des hier vorgestellten Verfahrens ist es, Bachelor-Studenten der Ingenieurswissenschaften aus dem höheren Semester, die zum ersten Mal mit Regelungstechnik in Berührung kommen, ein möglichst allgemein anwendbares Verfahren zur Bildung von Streckenübertragungsfunktionen an die Hand zu geben, das von der Theorie her vollständig transparent und allein mit dem aus der Mathematik bisher Gelernten „verstehbar“ für sie ist. Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten, ein Simulationsmodell der Regelstrecke zu gewinnen: Bei der physikalischen oder theoretischen Modellbildung werden physikalische Erhaltungssätze auf den idealisierten sprich vereinfachten technischen Vorgang angewendet und nach den gewählten Ein- bzw. Ausgangssignalen umgeformt. Diese Vorgehensweise kann sehr zeitaufwendig sein und hinzukommt, dass Parameter des Modells meist unbekannt sind. Bei der experimentellen Modellbildung geht man von einem gemessenen Ein- bzw. Ausgangssignal aus und gleicht über mehr oder weniger aufwändige Optimierungsverfahren die simulierte Antwort an die gemessene Antwort an.