Digitale Regler: Interaktive Lernquizzes für Maschinenbau-Studierende

Question 1

An welchem Ort in der s-Ebene wird der Pol eines digitalen PI-Reglers typischerweise platziert?

Accepted Answer

In der linken Halbebene

Answer

Auf der negativen reellen Achse

Answer

Auf der positiven reellen Achse

Answer

In der rechten Halbebene

Question 2

Welcher Vorteil ergibt sich aus der Verwendung eines PID-Reglers im Vergleich zu einem PI-Regler?

Accepted Answer

Verbesserte Störungsunterdrückung

Answer

Vereinfachte Inbetriebnahme

Answer

Geringerer Regelfehler für Sprungsignale

Answer

Robustheit gegenüber Parameteränderungen

Question 3

Welche Auswirkung hat eine zu hohe Einstellung des Proportionalanteils Kp in einem PID-Regler?

Accepted Answer

Inst stabiles Regelungssystem

Answer

Verbesserte Stabilität des Regelungssystems

Answer

Langsameres Ansprechen des Regelsystems

Answer

Überdämpftes Regelungssystem

Question 4

Erklären Sie den Unterschied zwischen rückwirkenden und vorwirkenden Reglern.

Accepted Answer

Rückwirkende Regler reagieren auf eine Regelabweichung, während vorwirkende Regler sie vorhersehen.

Answer

Rückwirkende Regler sind langsamer als vorwirkende Regler.

Answer

Rückwirkende Regler sind stabiler als vorwirkende Regler.

Answer

Rückwirkende Regler sind komplexer als vorwirkende Regler.

Question 5

Formulieren Sie das Nyquist-Stabilitätskriterium.

Accepted Answer

Ein Regelkreis ist stabil, wenn der Nyquist-Pfad die negative reelle Achse nicht umschließt.

Answer

Ein Regelkreis ist stabil, wenn der Nyquist-Pfad die positive reelle Achse umschließt.

Answer

Ein Regelkreis ist stabil, wenn der Nyquist-Pfad die imaginäre Achse umschließt.

Answer

Ein Regelkreis ist stabil, wenn der Nyquist-Pfad die Einheitskreis umschließt.

Question 6

Im Z-Bereich ist die Menge aller komplexen Zahlen mit:

Accepted Answer

|z| < 1

Answer

|z| > 1

Answer

0 < z < 1

Answer

-1 < z < 1

Question 7

Ein Vorteil eines PI-Reglers gegenüber einem P-Regler ist:

Accepted Answer

Bessere Störgrößenabweisung

Answer

Schnellere Regelgeschwindigkeit

Answer

Geringere Regelabweichung

Answer

Verbesserte Stabilität

Question 8

Quantisierung:

Accepted Answer

Führt zu einem Genauigkeitsverlust.

Answer

Kann instabile Regelsysteme erzeugen.

Answer

Verbessert die Regelgeschwindigkeit.

Answer

Hat keinen Einfluss auf die Reglerleistung.

Question 9

Eine falsche Aussage zum Entwurf digitaler Regler ist:

Accepted Answer

Sie sind unempfindlich gegenüber Rauschen und Störungen.

Answer

Sie sind einfacher zu implementieren als analoge Regler.

Answer

Sie bieten eine bessere Regelgenauigkeit und Stabilität.

Answer

Sie können komplexe Regelalgorithmen ausführen.

Question 10

Wie lautet die Übertragungsfunktion eines PI-Reglers im Z-Bereich?

Accepted Answer

K * (1 + 1/z)

Answer

K * (1 - 1/z)

Answer

K * (1 + 1/(z - 1))

Answer

K * (1 - 1/(z - 1))

Question 11

Welche Einheit hat die Verstärkung eines Reglers im Z-Bereich?

Accepted Answer

Dimensionslos

Answer

Sekunden

Answer

Meter

Answer

Grad

Question 12

Wie lautet der Zusammenhang zwischen der Laplace-Transformation und der Z-Transformation mithilfe der Bilineartransformation?

Accepted Answer

Die Bilineartransformation wandelt eine kontinuierliche Laplace-Übertragungsfunktion in eine diskrete Z-Übertragungsfunktion um.

Answer

Die Z-Transformation ist die Laplace-Transformation mit imaginären Parametern.

Answer

Die Z-Transformation ist nur auf Übertragungsfunktionen in rationaler Form anwendbar.

Question 13

Welche ist die Übertragungsfunktion eines digitalen PI-Reglers im z-Bereich?

Accepted Answer

K_P + K_I * (T / (z - 1))

Answer

K_P + K_I * (T / z - 1)

Answer

K_P * K_I * (T / (z - 1))

Question 14

Wie ist ein digitaler Kaskade-Regler aufgebaut?

Accepted Answer

Zwei Regelkreise in Reihe: Der innere regelt die Stellgröße, der äußere die Regelgröße.

Answer

Mehrere Regelkreise parallel geschaltet.

Answer

Der innere Regelkreis ist schneller als der äußere.

Question 15

Welche der folgenden Übertragungsfunktionen beschreibt einen digitalen Integrator im Z-Bereich?

Accepted Answer

1 / (1 - Z^(-1))

Answer

1

Answer

Z

Answer

Z / (1 - Z^(-1))

Question 16

Welche der folgenden Größen ist kein Einstellparameter eines PID-Reglers?

Accepted Answer

Verstärkung

Answer

Proportionalfaktor

Answer

Integralzeit

Answer

Differenzierzeit

Question 17

Welche der folgenden Methoden zur Stabilitätsanalyse digitaler Regelsysteme verwendet das Nyquist-Kriterium?

Accepted Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Wurzelortskurve

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Pol-Nullstellen-Diagramm

Question 18

Was bedeutet die Abkürzung "ZOH" im Zusammenhang mit digitalen Regelsystemen?

Accepted Answer

Zero-Order Hold

Answer

Zero-Offset Hold

Answer

Zero-Order Horizon

Answer

Zero-Offset Horizon

Question 19

Welche der folgenden Aussagen beschreibt korrekt die Impulsantwort eines digitalen Reglers?

Accepted Answer

Die Ausgangsfolge des Reglers, wenn die Eingangsfolge ein Dirac-Impuls ist

Answer

Die Eingangsfolge des Reglers, wenn die Ausgangsfolge ein Dirac-Impuls ist

Answer

Die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsfolge des Reglers

Answer

Die Laplace-Transformation der Übertragungsfunktion des Reglers

Question 20

Welche Stabilitätsbedingung muss ein digitaler Regler im Z-Bereich erfüllen?

Accepted Answer

|z| < 1

Answer

|z| > 1

Answer

|z| <= 1

Answer

|z| >= 1

Question 21

Welche Methode wird häufig zur Abstimmung der Parameter eines digitalen PID-Reglers verwendet?

Accepted Answer

Ziegler-Nichols-Stimmungsregeln

Answer

Stieltjes-Integral

Answer

Fuzzy-Logik

Answer

Nichtlineare Optimierung

Question 22

Welche Methode wird zur Analyse des Frequenzverhaltens eines digitalen Reglers verwendet?

Accepted Answer

Bode-Diagramm

Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Wurzelortskurve

Answer

Pol-Nullstellen-Diagramm

Question 23

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einem offenen und einem geschlossenen Regelkreis?

Accepted Answer

Im offenen Regelkreis wird die Regelgröße nicht gemessen, im geschlossenen Regelkreis schon.

Answer

Im offenen Regelkreis wird die Regelgröße geregelt, im geschlossenen Regelkreis nicht.

Answer

Im offenen Regelkreis wird die Störgröße kompensiert, im geschlossenen Regelkreis nicht.

Answer

Im offenen Regelkreis wird der Regler verwendet, im geschlossenen Regelkreis nicht.

Question 24

Wie beeinflusst der D-Anteil eines PID-Reglers sein Stellverhalten und seine Einstellmöglichkeiten?

Accepted Answer

Verbessert die Regelgüte, erhöht aber die Empfindlichkeit gegenüber Messrauschen.

Answer

Hat keinen Einfluss auf das Stellverhalten, wirkt sich aber auf die Einstellmöglichkeiten aus.

Answer

Verschlechtert die Regelgüte, erhöht aber die Störfestigkeit.

Answer

Ist nur bei PID-Reglern mit externer Sollwertvorgabe relevant.

Question 25

Welche der folgenden Aussagen zur Stellgrößenbegrenzung ist falsch?

Accepted Answer

Die Stellgrößenbegrenzung hat keinen Einfluss auf die Stabilität des Reglersystems

Answer

Die Stellgrößenbegrenzung kann die Regelgüte des Reglersystems verbessern

Answer

Die Stellgrößenbegrenzung kann zu nichtlinearem Verhalten des Reglersystems führen

Question 26

Wie wird die Diskretisierungszeit in der Z-Transformation typischerweise gewählt?

Accepted Answer

Als die Abtastzeit des Systems

Answer

Als das Doppelte der Zeitkonstante des Systems

Answer

Als die Zeitkonstante des Systems

Answer

Als die Hälfte der Zeitkonstante des Systems

Question 27

Welche der folgenden Aussagen zum Entwurf von digitalen Reglern ist zutreffend?

Accepted Answer

Der Entwurfsprozess sollte iterativ erfolgen und mit einer Simulation des Reglersystems enden

Answer

Die Simulation des Reglersystems ist nicht notwendig

Answer

Der Entwurfsprozess ist ein einmaliger Vorgang

Question 28

Welche Methode wird verwendet, um ein nichtlineares Reglersystem zu linearisieren?

Accepted Answer

Taylor-Entwicklung

Answer

Laplace-Transformation

Answer

Nichtlineare Programmierung

Answer

Fourier-Analyse

Question 29

Wie wird die Regelabweichung in einem digitalen Reglersystem berechnet?

Accepted Answer

e(k) = w(k) - y(k)

Answer

e(k) = w(k) + y(k)

Answer

e(k) = y(k) - w(k)

Question 30

Welches Verfahren zur Analyse der Stabilität digitaler Regler basiert auf der Untersuchung der charakteristischen Gleichung des Systems?

Accepted Answer

Polynomwurzelortverfahren

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Sprungantwortanalyse

Answer

Nyquist-Kriterium

Question 31

Welche Größe repräsentiert die Abtastperiode im Z-Bereich?

Accepted Answer

T

Answer

ω

Answer

ζ

Answer

s

Question 32

Welches Stabilitätskriterium gilt für digitale Regler im Z-Bereich?

Accepted Answer

Alle Pole müssen innerhalb des Einheitskreises liegen

Answer

Die Steigung des Bode-Diagramms bei ω = 0 muss positiv sein

Answer

Die Sprungantwort muss innerhalb einer bestimmten Zeitspanne abklingen

Question 33

Welcher Vorteil zeichnet digitale Regler gegenüber analogen Reglern aus?

Accepted Answer

Programmierbarkeit und Flexibilität

Answer

Einfachere Implementierung

Answer

Höhere Präzision

Answer

Geringere Kosten

Question 34

Welche Aussage über digitale Regler ist korrekt?

Accepted Answer

Sie arbeiten im digitalen Bereich (z-Bereich).

Answer

Sie benötigen keine Abtastung.

Answer

Sie sind nur für lineare Systeme geeignet.

Answer

Sie sind immer stabiler als analoge Regler.

Question 35

Welcher der folgenden Reglertypen ist ein digitaler Regler?

Accepted Answer

PI-Regler (im Z-Bereich)

Answer

PID-Regler (im s-Bereich)

Answer

P-Regler (kontinuierlich)

Answer

PD-Regler (analog)

Question 36

Welcher Parameter eines digitalen PI-Reglers beeinflusst primär die Totzeit?

Accepted Answer

Ti

Answer

Td

Answer

Kp

Answer

Tr

Question 37

Welche Entwurfsmethode für digitale Regler berücksichtigt die Platzierung von Polstellen im z-Bereich?

Accepted Answer

Polzuweisung

Answer

Wurzelortskurvenverfahren

Answer

Ortskurvenverfahren

Answer

Frequenzgangverfahren

Question 38

Welches ist ein Vorteil der Kalman-Filterung bei der digitalen Regelung?

Accepted Answer

Sie ermöglicht die Schätzung nicht direkt messbarer Zustandsgrößen.

Answer

Sie benötigt weniger Rechenleistung.

Answer

Sie ist immer schneller als andere Filtermethoden.

Question 39

Welches Zustandsraummodell beschreibt ein diskretes Zeitverhalten?

Accepted Answer

x[k+1] = Ax[k] + Bu[k]

Answer

y[k] = Cx[k]

Answer

dx/dt = Ax + Bu

Question 40

Welche Eigenschaft trifft auf nichtlineare digitale Regler zu?

Accepted Answer

Sie können multiple Gleichgewichtspunkte erzeugen, sowohl stabile als auch instabile.

Answer

Sie benötigen keine Abtastung.

Answer

Sie sind immer linearisierbar.

Question 41

Welcher Vorteil ergibt sich durch die Verwendung eines PI-Reglers gegenüber einem P-Regler?

Accepted Answer

Eliminierung stationärer Regelabweichung

Answer

Verbesserte Stabilität

Answer

Geringere Empfindlichkeit gegenüber Störungen

Answer

Schnellere Reaktionszeit

Question 42

Was beschreibt der Grenzfrequenzgang eines digitalen Reglers?

Accepted Answer

Diagramm, das Amplitude und Phase der Reglerübertragungsfunktion bei verschiedenen Frequenzen darstellt

Answer

Tabelle, die die Werte der Reglerübertragungsfunktion bei verschiedenen Frequenzen auflistet

Question 43

Mit welcher Methode lassen sich digitale PI-Regler abstimmen?

Accepted Answer

Ziegler-Nichols-Methode

Answer

Nyquist-Kriterium

Answer

Frequenzgangverfahren

Answer

Wurzelortsverfahren

Question 44

Worin besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen kontinuierlichen und digitalen Reglern?

Accepted Answer

Kontinuierliche Regler arbeiten im Zeitbereich, während digitale Regler im diskreten Zeitbereich arbeiten

Answer

Digitale Regler arbeiten im Zeitbereich, während kontinuierliche Regler im diskreten Zeitbereich arbeiten

Question 45

Welcher Vorteil ergibt sich aus der digitalen Regelung gegenüber der analogen Regelung?

Accepted Answer

Leichtere Implementierung komplexer Regelalgorithmen

Answer

Höhere Stabilität

Answer

Geringerer Stromverbrauch

Question 46

Nennen Sie einen Vorteil eines PID-Reglers gegenüber einem PI-Regler.

Accepted Answer

Verbesserte Störfestigkeit

Answer

Erhöhte Stabilität

Answer

Höhere Verstärkung

Answer

Kleinere Phasenverzögerung

Question 47

Welches Kriterium wird verwendet, um die Stabilität eines digitalen Reglers im Z-Bereich zu beurteilen?

Accepted Answer

Nyquist-Kriterium

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Root-Locus-Verfahren

Question 48

Erläutern Sie den Zweck eines Anti-Windup-Mechanismus in einem digitalen Regler.

Accepted Answer

Begrenzung des Reglerausgangs bei Sättigung des Stellglieds

Answer

Reduzierung der Grenzfrequenz des Reglers

Answer

Erhöhung der Verstärkung des Reglers

Question 49

Welches Entwurfsverfahren wird typischerweise für digitale PID-Regler verwendet?

Accepted Answer

Ziegler-Nichols-Verfahren

Answer

Frequenzgangverfahren

Answer

Root-Locus-Verfahren

Answer

Polplatzierungsverfahren

Question 50

Nennen Sie einen Vorteil der Verwendung des Tustin-Verfahrens zur Transformation eines analogen Reglers in einen digitalen Regler.

Accepted Answer

Erhaltung der Stabilitätsmargen des analogen Reglers

Answer

Erhöhung der Abtastfrequenz

Answer

Reduzierung des Rauschens

Question 51

Welche Anforderung muss die Abtastfrequenz eines digitalen Reglers erfüllen?

Accepted Answer

Sie muss mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenzkomponente im Eingangssignal.

Answer

Sie kann niedriger als die höchste Frequenzkomponente im Eingangssignal sein.

Answer

Sie bestimmt die Grenzfrequenz des Reglers.

Question 52

Nennen Sie das Werkzeug, das zur Analyse der Frequenzgangantwort eines digitalen Reglers im Z-Bereich verwendet wird.

Accepted Answer

Bode-Diagramm

Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Root-Locus-Diagramm

Question 53

Welcher Parameter eines digitalen PI-Reglers bestimmt die Störgrößenabweisung?

Accepted Answer

Integrationszeitkonstante

Answer

Abtastperiode

Answer

Proportionalverstärkung

Answer

Regelstrecke

Question 54

Welche der folgenden Vorteile sind mit der Verwendung digitaler Regler verbunden?

Accepted Answer

Flexibilität bei der Implementierung und Berechnung

Answer

Anfälligkeit für Rauschen

Answer

Geringere Zuverlässigkeit als analoge Regler

Answer

Höhere Kosten als analoge Regler

Question 55

Welche der folgenden Transformationen wird verwendet, um eine analoge Regelstrecke in ihre digitale Entsprechung zu konvertieren?

Accepted Answer

Z-Transformation

Answer

Inverse Z-Transformation

Answer

Laplace-Transformation

Answer

Fourier-Transformation

Question 56

Welcher der folgenden Reglertypen bietet die beste Störgrößenabweisung?

Accepted Answer

PID-Regler

Answer

P-Regler

Answer

PI-Regler

Answer

PD-Regler