Frage von Habier88, 47

Wie funktioniert ein PID-Regler?

Die Eingangsgröße des Reglers ist die Regelabweichung e. Jetzt will ich einen Tempomat realisieren, der konstant 80kmh hält. Wenn ich allerdings 80kmh halte ist meine Regelabweichung e=0. Woher weiss jetzt der Regler, wie viel Spannung er ausgeben muss? Er hat ja kein Einganssignal. Ist das dann im Reger gespeichert, wie viel Volt er bei der Regelabweichung 0 ausgeben muss?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von TomRichter, 21

Auf die Gefahr hin, dass Du das gar nicht wissen wolltest, erst mal die Antwort auf die Frage in der Überschrift:

> Wie funktioniert ein PID-Regler?

Dergestalt, dass die Stellgröße (das Ausgangssignal des Reglers) sowohl

  • von der Regelabweichung (Istwert minus Sollwert) abhängt (das ist der Proportionale Teil)
  • als auch von deren Integral über die Zeit, also je länger die Abweichung schon besteht, umso stärker beeinflusst sie die Stellgröße. Das ist der Integrale Teil.
  • als auch von deren Ableitung nach der Zeit, also je schneller sie sich ändert, umso stärker beeinflusst sie die Stellgröße. Das ist der Differentielle Teil.

Ob ein PID-Regler das richtige für einen Tempomat ist? Zum einen scheint mir der I-Teil overkill zu sein, zum anderen hast Du im Auto aber massenhaft weitere Messwerte neben der reinen Soll-Ist-Abweichung, und auch genug Rechenleistung, diese zu verarbeiten.

> Wenn ich allerdings 80kmh halte ist meine Regelabweichung e=0.

Korrekt. Weshalb ein klassischer Regler auch immer ein wenig danebenliegt. Oder schwingt, je nach Auslegung.

Klassische Lösung für den Tempomat: Man weiß ja, welche Stellgröße dazu führt, dass auf ebener Strecke und ohne Wind genau die gewünschte Geschwindigkeit gefahren wird. Also addiert man diesen Wert zu dem aus der Regelabweichung errechneten. Bei Gegenwind oder bergauf bekommst Du eine Regelabweichung, die zu mehr Gas führt.

Computerbasierte Lösung: Die künstliche Intelligenz ahmt die natürliche nach: Bei Regelabweichung wird mehr oder weniger Gas gegeben, wieviel mehr hängt nicht nur von der Regelabweichung ab, sondern davon, dass als Ergebnis

  • die Regelabweichung schnell gegen 0 geht, wenn Wind oder Steigung die Ursache waren
  • die Regelabweichung energiesparend langsam gegen 0 geht, wenn eine Änderung des Sollwerts die Ursache war

Auch wird bei Verringerung der Regelabweichung die Stellgröße nicht proportional zurückgenommen, sondern erst kurz vor dem Erreichen des Sollwerts.

Kommentar von Bevarian ,

Trotzdem würde auch ich den PID-Regler bevorzugen, weil bei kleinen Abweichungen nur geringe Korrekturen erfolgen, er schnell reagiert.und vor allem er auch vollständig ausregelt.

Kommentar von TomRichter ,

Die vollständige Ausregelung aber erst nach langer Zeit - und zumindest im hiesigen süddeutschen hügeligen Gelände ist die nächste Steigung schneller da als die vollständige Ausregelung der vorhergehenden.

Hauptargument dagegen ist aber: Wenn der Istwert sich schnell ändert (Wind oder Steigung), dann soll ein Tempomat anders reagieren als wenn der Sollwert sich gleich schnell ändert. Das kann ein klassischer Regler per Definition nicht, da in beiden Fällen die Regelabweichung gleich verläuft.

Expertenantwort
von Peppie85, Community-Experte für Elektronik & Elektrotechnik, 24

was du hier vor hast, ist teschnisch nicht möglich. du brauchst für solch eine regelung eine gewisse hysterese... so groß muss die allerdings garnicht sein.

bei älteren autos, wo der tempomat tatsächlich noch einfluss auf das gaspedal nimmt, da merkt man das wunderbar, wenn man den tempomaten an hat, dann pulsiert das Gaspedal ganz leicht. deine geschwindigkeit schwankt also stetig zwischen sagen wir mal 79,8 und 80,2 kmh...

lg, Anna

Kommentar von Habier88 ,

Regelabweichung "0" ist doch der Idealfall. Dann habe ich aber keine Ausgangsgröße mehr. Wo ist mein Denkfehler?

Kommentar von Peppie85 ,

dein denkfehler ist dass du nur den halben regelkreis siehst und nicht den gesamten... die trägheit deines fahrzeuges in verbindung mit einem gefälle oder einer steigung z.b. bilden die andere hälfe. d.h. früher oder später, eher früher wird sich die geschwindigeit deines fahrzeuges ändern. der regler greift dann wieder ein.

lg, Anna

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