Dieses Lehrbuch über lineare und nichtlineare Regelungen wendet sich vor allem an Studenten der Automatisierungstechnik und verwandter Studiengänge in der praxisorientierten Ausbildung. Der Entwurf von Reglern, insbesondere mit Computerprogrammen wie MATLAB und ACSL, ist sein zentrales Lernziel. Dabei werden Verfahren für Kriterien im Zeitbereich, im Frequenzbereich und mit der Wurzelortkurve einheitlich dargestellt. Um die Ansprüche an die mathematischen Vorkenntnisse des Lernenden niedrig zu halten, wird erst nach ausführlicher Anwendung von Differentialgleichungen zur Laplacetransformation übergegangen. Der Lehrstoff ist verständlich und praxisnah dargestellt und wird beispielhaft erläutert. Zahlreiche Aufgaben und Lösungen sowie durchgerechnete Beispiele ermöglichen die Einübung des Erlernten.

1 Einführung in die Regelung und Steuerung

1.1 Einfache Regelungen
1.2 Steuerungen
1.3 Signalflußplan (Blockschaltbild)
1.4 Leitfaden durch das Buch
2 Mathematische Behandlung von Regelkreisgliedern
2.1 Die Beschreibung durch Differentialgleichungen
2.2 Darstellung von Regelkreisgliedern durch Übertragungsfunktion und Frequenzgang
2.3 Das Rechnen mit Regelkreisgliedern im Blockschaltbild
3 Regelstrecken
3.1 Proportionale Regelstrecken
3.2 Integrierende Regelstrecken
3.3 Spezielle Formen von Regelstrecken
3.4 Regelstrecken höherer Ordnung und instabile Regelstrecken
3.5 Modellbildung realer Regelstrecken
4 Regler und ihre Strukturen
4.1 Realisierung elektrischer Regler
4.2 Regler im geschlossenen Regelkreis
4.3 Regler für proportionale Strecken
4.4 Regler für integrierende Regelstrecken
5 Stabilität von Regelkreisen
5.1 Definition der Stabilität
5.2 Das Hurwitz-Kriterium
5.3 Das Nyquist-Kriterium
6 Synthese von Regelkreisen
6.1 Grundlegende Anforderungen an den Regelkreis
6.2 Grundsätzliche Reglerstruktur und Entwurfsempfehlungen
6.3 Analytische Bestimmung der Regelparameter
6.4 Empirische Einstellregeln
6.5 Änderungen der Regelkreisstruktur
7 Synthese von Regelkreisen mit dem Bode-Diagramm
7.1 Regelkreisanalyse im Frequenzbereich
7.2 Bode-Diagramme einfacher Regelkreisglieder
7.3 Entwurfsanforderungen im Frequenzbereich
7.4 Reglersynthese mit dem Bode-Diagramm
8 Synthese von Regelkreisen mit dem Wurzelortskurvenverfahren
8.1 Definition der Wurzelortskurve
8.2 Entwurfsspezifikationen in der s-Ebene
8.3 Reglerentwurf mit der Wurzelortskurve
9 Regelkreise mit nichtlinearen Übertragungsgliedern
9.1 Nichtlineare Übertragungsglieder
9.2 Die harmonische Balance als Analysemethode.-9.3 Ermittlung einzelner Beschreibungsfunktionen
9.4 Stabilitätsuntersuchung mit dem Zweiortskurvenverfahren
9.5 Nichtlineare Regler
10 Entwurf nichtlinearer Regler
10.1 Realisierung nichtlinearer Regler
10.2 Regelung von Verzögerungsstrecken
10.3 Regelung von integrierenden Regelstrecken
11 Anwendungsbeispiele
11.1 Drehzahlregelung einer Gleichstrommaschine mit einer Kaskadenregelung
11.2 Stabilisierung eines instabilen Pendels
12 Simulation und Analyse mit dem Digitalrechner
12.1 Simulation linearer Systeme
12.2 Simulation nichtlinearer Systeme
12.3 Nullstellenberechnung von Polynomen
A Die Laplace-Transformation
A.1 Definition der Laplace-Transformation
A.2 Rechenregeln der Laplace-Transformation
A.3 Die inverse Laplace-Transformation
A.4 Anwendungen der Laplace-Transformation
A.4.1 Lösung von Differentialgleichungen
A.4.2 Die Übertragungsfunktion
B Tabelle häufig vorkommender Regelkreisglieder.