Energieeffizienz hat in Forschung und Alltag eine zentrale Bedeutung. Arbeiten verschiedene elektronische Geräte zusammen, um gemeinsam eine Regelungsaufgabe zu lösen, müssen sie miteinander kommunizieren. Ein Beispiel aus dem Alltag sind Funk-Raumtemperaturregler, bei denen ein batteriebetriebener Temperatursensor und ein Heizungsaktor (Stellantrieb am Heizungsventil) über drahtlose Kommunikation zusammenarbeiten. Diese Kommunikation benötigt oft mehr Energie als der Betrieb der eigentlichen (elektronischen) Funktionalität der Teilsysteme.
Energieeffizienter als die in Regelkreisen übliche periodische (äquidistante) Abtastung ist – durch eine Verringerung der Nachrichtenrate – eine ereignisbasierte Abtastung. Send-on-Delta-Abtastung ist die am weitesten verbreitete Art der ereignisbasierten Abtastung. Dabei wird der Wert der Regelgröße (im Beispiel die Raumtemperatur) nicht in konstanten Zeitintervallen übertragen, sondern nur dann, wenn er sich um einen bestimmten Betrag geändert hat.
Der mit einem Anteil von über 90 % im Praxiseinsatz am weitesten verbreitete Reglertyp ist der PID-Regler, wobei die meisten als „PID-Regler“ bezeichneten Regler aus verschiedenen Gründen keinen D-Anteil (Differential-Anteil) verwenden und daher als „PI-Regler“ bezeichnet werden können. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, systematisch zu untersuchen, wie man PI-Regler einstellen sollte, um neben dem Erreichen einer hohen Regelgüte auch die Vorteile der Send-on-Delta-Abtastung bezüglich der Netzlastreduktion und Energieeffizienz bestmöglich auszunutzen. Die „Gewichtung“ dieser sich teilweise widersprechenden Kriterien ist anwendungsspezifisch einstellbar. / Energy efficiency is very important both in science and everyday life. If different electronic devices work together, for example for solving a control task together, they have to communicate with each other. An everyday life example are room temperature controllers using radio communication between a battery-powered temperature sensor and a heating actuator. This communication often needs more energy than the operation of the actual (electronic) functionality of the components.
More energy-efficient than the commonly used periodic sampling is event-based sampling, due to the reduction of the message rate. Send-on-delta sampling is the most widely-known kind of event-based sampling. In that case, the value of the controlled variable (e.g. the room temperature) is not transmitted equidistantly but only when it has changed by a specific amount.
The most successful controller in practice is the PID controller. The most so-called “PID controllers” do not use the D part (differential action) for several reasons and can therefore be called “PI controllers”. This work analyses systematically how the parameters of a PI controller should be tuned to reach besides a high control quality also a good exploitation of the advantages of send-on-delta sampling regarding network load reduction and energy efficiency. The “weighting” of these partially contradicting criteria is application specifically adjustable.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:30682 |
| Date | 25 October 2017 |
| Creators | Hensel, Burkhard |
| Contributors | Kabitzsch, Klaus, Frey, Georg, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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