PID und Fuzzy-Logik - Glossar
- Aktualisiert2023-02-21
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A |
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| Abweichung | Abweichung von einem gewünschten oder erwarteten Wert oder Muster. |
| Algorithmus | Eine festgelegte Menge wohldefinierter Regeln oder Prozesse zur Lösung eines Problems in einer endlichen Anzahl von Schritten. |
| Antezedens | Der Wenn-Teil einer Regel in einem Fuzzy-System. |
| Antezedens-Verknüpfung | Ein Operator, der angibt, wie der Wahrheitswert eines zusammengefassten Regel-Antezedens berechnet wird. |
| Anti-Reset Windup | Verfahren, mit dem der I-Anteil des PID-Algorithmus bei Stellglied-Übersteuerung abgeschaltet wird. |
| Arbeitspunkt | Wird durch Addieren eines Offsets zur Reglerausgabe (Stellgröße) eingestellt. |
| Arithmetisches Mittel (MoM) | Defuzzifizierungsverfahren, bei dem der scharfe Ausgangswert dem maximalen Zugehörigkeitsgrad der zusammengesetzten ausgegebenen Zugehörigkeitsfunktion entspricht. Wenn es mehrere Maxima gibt, wird der Mittelwert davon gebildet. |
| Ausgabegrenzen | Verhindert, dass das Reglerausgangssignal (Stellgröße) einen bestimmten Bereich überschreitet. |
B |
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| Bereich | Differenz zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert. |
| Betragsverhältnis | Siehe Verstärkung. |
| Boolesche Mengenlehre | Traditionelle Mengenlehre basierend auf strikter Zugehörigkeit oder Nichtzugehörigkeit von Elementen zu einer Menge. Beispiele lauten z. B. TRUE oder FALSE, EIN oder AUS, 1 oder 0. |
D |
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| Dämpfung | Die fortlaufende Verringerung oder Unterdrückung der Schwingung in einem Gerät oder System. |
| D-Anteil | Reaktion der Regelstrecke auf die zeitliche Änderungsrate einer Größe. Auch als Differenzialverhalten bezeichnet. |
| Defuzzifizierung | Die Umwandlung der Zugehörigkeitsgrade von linguistischen Variablen zu linguistischen Termen in scharfe Zahlenwerte. |
| Derivative Kick | Plötzlicher Sprung im PID-Regler-Ausgangssignal, der durch Anpassen des D-Anteils des Fehlersignals an einen geänderten Sollwert zustandekommt. Der Derivative Kick wird bei PID-Reglern normalerweise dadurch umgangen, dass der D-Anteil nur auf die Prozessvariable und nicht auf das Fehlersignal angewendet wird. |
| Durchlaufdauer einer Schleife | Zeitspanne zwischen den Aufrufen eines Regelalgorithmus. |
| dynamisches Regelsystem | Die Nutzung mehrerer Regler und/oder Prozessvariablen, deren Verbindungen sich je nach Prozessbedingungen dynamisch ändern können. |
E |
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| EGU | Technische Einheit. Auch abgekürzt als EU. |
| Experte | Bedienperson eines Systems oder Prozesses mit den entsprechenden Kenntnissen und Erfahrungen in der Prozessregelung. |
F |
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| FC | Durchflussregler (Flow Controller). |
| Flächenmittelpunkt (CoA) | Defuzzifizierungsverfahren, bei dem der scharfe Ausgangswert über den Mittelpunkt der geometrischen Fläche der Hüllkurve der akkumulierten Zugehörigkeitsfunktionen im Bereich der linguistischen Ausgangsvariablen gebildet wird. Auch als Flächenschwerpunkt (CoG) bekannt. |
| Fuzzifizierung | Der Prozess des Zuordnens scharfer Eingangswerte zu den linguistischen Termen linguistischer Variablen. |
| Fuzzy-Logik | Erweiterung der booleschen Mengenlehre, die auch eine Teilzugehörigkeit zu einer Menge zulässt. |
| Fuzzy-Regler | Ein Regler, der anhand der aktuellen Werte linguistischer Eingangsvariablen und anhand von festgelegten Regeln ein Fuzzy-System regelt. |
| Fuzzy-System | System aus Ein- und Ausgangsvariablen für die Fuzzy-Logik. |
G |
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| Gain-Scheduling | Der Prozess des Anwendens unterschiedlicher Reglerverstärkungen für unterschiedliche Arbeitsbereiche eines Reglers. Gain-Scheduling wird am häufigsten bei der Regelung nicht linearer physikalischer Prozesse eingesetzt. |
| Gewichtetes Mittel (CoM) | Defuzzifizierungsverfahren, bei dem der scharfe Ausgangswert durch einen gewichteten Mittelwert der typischen Werte jeder ausgegebenen Zugehörigkeitsfunktion gebildet wird. Dieses Verfahren entspricht der Flächenmittelpunkt-Methode mit Singleton-Mengen. |
I |
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| I-Anteil | Sorgt dafür, dass die Ausgabe proportional zum zeitlichen Integral der Eingabe ist. Das heißt, die Änderungsrate der Ausgabe ist proportional zur Eingabe. |
| Implikationsmethode | Mathematisches Verfahren für das Umrechnen der Zugehörigkeitsfunktionen einer linguistischen Ausgangsvariablen anhand der Regelgewichtungen vor dem Durchführen der Defuzzifizierung. |
| ISA | Instrument Society of America. Oganisation, die die Standards für Prozesssteuerungseinrichtungen in den USA festlegt. |
K |
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| K | Prozessverstärkung. Siehe auch Prozessverstärkung (K). |
| Kaskadenregelung | Regelungsart, bei der der Ausgangswert eines Reglers als Sollwert für einen anderen Regler verwendet wird. |
| Kc | Reglerverstärkung. |
| Konsequenz | Der Dann-Teil einer Regel in einem Fuzzy-System. |
L |
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| Laststörung | Die Fähigkeit eines Reglers, Änderungen an physischen Parametern eines regelten Prozesses vorzunehmen, während der Sollwert konstant bleibt. |
| Linearitätsfaktor | Wert im Bereich von 0 bis 1, mit dem die Linearität einer Berechnung angegeben wird. Der Wert 1 zeigt an, dass die Berechnung linear ist. Der Wert 0,1 zeigt an, dass die Berechnung quadratisch (nicht linear) ist. |
| linguistische Variable | Ein Wort oder mehrere Wörter, die eine Ein- oder Ausgangsvariable eines Fuzzy-Systems darstellen. |
| Linguistischer Term | Ein Wort oder mehrere Wörter, die Kategorien für die Werte einer linguistischen Variable darstellen. Ein linguistischer Term wird quantitativ durch seine entsprechende Zugehörigkeitsfunktion definiert. |
M |
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| modifizierter Flächenmittelpunkt (mCoA) | Defuzzifizierungsverfahren, bei dem der scharfe Ausgangswert über den Mittelpunkt der geometrischen Fläche der Hüllkurve der akkumulierten Zugehörigkeitsfunktionen gebildet wird. Anders als beim Flächenmittelpunkt-Verfahren zieht dieses Verfahren zur Berechnung des scharfen Ausgangswerts den gesamten Bereich der Ausgangsvariablen in Betracht. |
N |
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| nachgeschaltete Schleife | Der Regler in einer Kaskadenschaltung, dessen Sollwert von einem anderen Regler vorgegeben wird. |
| Nachlauf | Tiefpassfilter oder Integrationsverhalten pro Zeiteinheit. |
P |
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| P | Proportional. |
| P-Anteil | Regelverhalten, bei dem das Ausgangssignal proportional zum Eingangssignal ist. |
| partielle Zugehörigkeit | Terminus der Fuzzy-Logik, der besagt, dass ein Wert nur die Zugehörigkeitsbedingung für die Zugehörigkeitsfunktion einer Menge nur teilweile erfüllt. |
| PC | Druckregler (Pressure Controller). |
| PD | Proportional, differenziell. |
| PD-Regler | Ein Regler mit proportionalem und differenziellem (die Rate betreffendem) Regelverhalten. |
| Periodendauer | Die Zeit zwischen Samples in einem diskreten digitalen Regelungssystem. |
| PI | Proportional, integral. |
| PID | Proportional, integral, differenziell. |
| PID-Regelung | Gängige Regelungsmethode, bei der eine Prozessvariable (ein Istwert) gemessen und mit dem gewünschten Sollwert verglichen wird, um die Abweichung davon (das Fehlersignal) festzustellen. Daraufhin wird auf das Fehlersignal eine proportionale Verstärkung (P), auf das Integral des Fehlersignals eine integrale Verstärkung (I) und auf die Ableitung des Fehlersignals eine differenzielle Verstärkung (D) angewendet. Das Ausgangssignal des Reglers ist eine lineare Kombination der drei resultierenden Werte. |
| PID-Regler | Ein Regler mit proportionalem, integralem und differenziellem Regelverhalten. |
| PI-Regler | Ein Regler mit proportionalem und integralem Regelverhalten. |
| Plausibilitätsgrad | Gewichtungswert im Bereich von 0 bis 1, der auf jede Regel im Regelwerk eines Fuzzy-Reglers angewendet wird. Diese Gewichtung bezeichnet die relative Wichtigkeit jeder Regel und ermöglicht ein genaueres Anpassen des Regelwerks. |
| P-Regler | Ein Regler mit ausschließlich proportionalem Verhalten (d. h. einfachem Verstärkungsverhalten). |
| Proportionalband (PB) | Änderung im Eingangssignal, die bei der proportionalen Regelung erforderlich ist, um 100 % Stellgrad zu erreichen. PB = 100 /Kc. |
| Prozessvariable (PV) | Die gemessene Größe (z. B. Druck oder Temperatur) in einem Regelungsprozess. |
| Prozessverstärkung (K) | Bei einem linearen Prozess das Betragsverhältnis der gemessenen Regelstreckenantwort (Istwert) zur Stellgröße. |
Q |
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| quarter-decay ratio | Abklingverhalten des Antwortsignals, bei dem die Amplitude jeder Schwingung gegenüber der vorherigen um ein Viertel abfällt. |
R |
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| Rampe | Gesamter zeitlicher Verlauf (transient und stationär) des Ausgangssignals, das durch plötzliches Erhöhen der Änderungsrate des Eingangssignals von null auf einen bestimmten Wert resultiert. Auch als Anstiegsantwort bezeichnet. |
| Rampensteigung | Von PI- oder PID-Reglern: bei einem Führungssprung das Verhältnis zwischen anfänglicher Änderungsrate des Ausgangssignals aufgrund des I-Anteils zur Änderung im stationären Ausgangssignal aufgrund des P-Anteils. Von I-Reglern: bei einem Führungssprung das Verhältnis der anfänglichen Änderungsrate des Ausgangssignals zur Eingangssignaländerung. Auch als Integralwirkungsmaß bezeichnet. |
| Rauschen | In der Prozessmesstechnik ein unerwünschter Bestandteil einer Größe oder eines Signals. Rauschen kann in der Einheit der Ausgangsgröße oder prozentual zum Ausgangsbereich angegeben werden. |
| Regel | Sprachliche Darstellung der Beziehungen zwischen den ein- und ausgegebenen linguistischen Variablen basierend auf den dazugehörigen linguistischen Termen. |
| Regelkreis | Regelvorrichtung, in der eine gemessene Variable mit ihrem gewünschten Wert verglichen wird und ein Stellglied der Abweichung entsprechend einen Ausgleich für die Differenz schafft. |
| Regelschleife | Signalweg bestehend aus einem Vorwärtspfad, einem Gegenkopplungspfad und einem Summierpunkt, der einen geschlossenen Kreis bildet. Auch als Rückkopplungsschleife bezeichnet. |
| Regelwerk | Umfasst die Regeln für ein Fuzzy-System. |
| Regler | Hardware und/oder Software, mit der Parameter eines physischen Prozesses auf gewünschten Werten gehalten werden. |
| Reglerausgabe | Siehe Stellgröße. |
| Rückkopplungsschleife | Siehe Regelschleife. |
S |
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| scharfer Wert | Ein endlicher Einzelwert, beispielsweise eine gemessene physikalische Größe (z. B. x = 5,3 m). |
| Selbstoptimierung | Automatisches Testen eines zu regelnden Prozesses, um die Parameter für das optimale Reglerverhalten zu ermitteln. |
| Selbstoptimierungsassistent | Automatisierte grafische Benutzeroberfläche, die vom VI PID - Selbstoptimierung bereitgestellt wird. Der Selbstoptimierungsassistent fordert den Benutzer zunächst zur Eingabe von Angaben über den Regler auf und führt anschließend durch die PID-Selbstoptimierung. |
| Singleton | Normalisierte Zugehörigkeitsfunktion mit unendlich kleiner Breite. Mit einem Singleton-Wert wird ein scharfer Wert einer Fuzzy-Menge modelliert. |
| Sollwert (SP) | Eingangsvariable, die den gewünschten Wert der gesteuerten Prozessvariable festlegt. |
| SP | Siehe Sollwert. |
| Stellgröße | Eine Menge oder Bedingung, die in Abhängigkeit von der Regelabweichung variiert und dadurch den Wert der direkt geregelten Größe ändert. Auch als Reglerausgangssignal bezeichnet. |
| stochastische Unsicherheit | Unsicherheitsgrad für das Eintreten eines künftigen nichtdeterministischen Ereignisses. |
| stoßfreie Umschaltung | Prozess, bei dem der Ausgabewert des nachfolgenden Zeitschritts unabhängig vom aktuellen Reglerausgabewert stets basierend auf dem aktuellen Ausgabewert erhöht wird, so dass die Umschaltung zwischen Handbetrieb und Automatikbetrieb keinen Sprung im Ausgangssignal verursacht. |
| Summenmittelpunkt (CoS) | Defuzzifizierungsverfahren, bei dem der scharfe Ausgangswert durch einen gewichteten Mittelwert des Flächenmittelpunkts jeder ausgegebenen Zugehörigkeitsfunktion gebildet wird. |
T |
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| Totzeit (Td) | Der in Minuten ausgedrückte Zeitraum zwischen dem Beginn einer Eingangswertänderung und dem Beginn der daraus resultierenden beobachtbaren Änderung am Ausgang. |
| Trapez-Regel | Art der numerischen Integration, bei der der aktuelle Wert und der vorherige Wert für die Addition des aktuellen Werts zum Integralwert hinzugezogen werden. |
V |
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| Verstärkung | Bei einem linearen System oder Element das Betrags- bzw. Amplitudenverhältnis eines stabilen ausgegebenen Sinussignals relativ zum verursachenden Eingangssignal; die Länge eines Phasors vom Koordinatenursprung zu einem Punkt der Ortskurve des Frequenzgangs in einer komplexen Ebene. Auch als Betragsverhältnis bezeichnet. |
| Vorhalt | Reaktion der Regelstrecke auf die zeitliche Änderungsrate einer Größe. Auch als Differenzialaufschaltung bezeichnet. |
W |
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| Windup-Bereich | Die Zeit, in deren Verlauf das Reglerausgangssignal beim Mindest- oder Höchstwert gesättigt ist. Der I-Anteil eines einfachen PID-Reglers steigt fortlaufend an ("windup"), während die Stellgröße gesättigt ist. |
Z |
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| Zeitkonstante (T) | In der Prozessmesstechnik der in Minuten angegebene Wert T in einem exponentiell abfallenden Term, A exp (–t/T), oder in einem der Transfomationsfaktoren, wie 1 + sT. |
| Zugehörigkeitsfunktion | Numerische Funktion, die den Zugehörigkeitsgrad einer linguistischen Variablen zu einem linguistischen Term bestimmt. |
| Zugehörigkeitsgrad | Ein Wert, der angibt, inwieweit eine linguistische Variable einen linguischen Term erfüllt. Dieser Wert kann im Bereich von 0 bis 1 liegen. |