Regelungstechnik in der Mechatronik: Quizfragen und Übungen

Question 1

Welche Größe ist keine Regelgröße?

Accepted Answer

Aktueller Verbrauch

Answer

Position

Answer

Kraft

Answer

Geschwindigkeit

Question 2

Welches Element gewährleistet die Stabilität eines Regelkreises?

Accepted Answer

Rückführung

Answer

Stellglied

Answer

Sensor

Answer

Regler

Question 3

Welche Störung tritt auf, wenn sich die Last einer Regelstrecke plötzlich ändert?

Accepted Answer

Sprungstörung

Answer

Rampenstörung

Answer

Sinusförmige Störung

Answer

Störgeräusch

Question 4

Welche Anwendung stellt ein typisches Beispiel für die Regelungstechnik in der Mechatronik dar?

Accepted Answer

Roboterarmsteuerung

Answer

Temperaturregelung in Gebäuden

Answer

Flugzeugsteuerung

Answer

Prozessregelung in der Chemieindustrie

Question 5

Wie kann die Regelstrecke eines mechatronischen Systems modelliert werden?

Accepted Answer

Mit allen der genannten Methoden

Answer

Mit Differentialgleichungen

Answer

Mit Übertragungsfunktionen

Answer

Mit Zustandsraumdarstellungen

Question 6

Welche der folgenden Größen stellt explizit keine Regelgröße dar?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Position

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Question 7

Welche mathematische Funktion beschreibt das Übertragungsverhalten eines PT1-Gliedes im Zeitbereich?

Accepted Answer

y(t) = K * (1 - e^(-t/T))

Answer

y(t) = K * e^(-t/T)

Answer

y(t) = K * t * e^(-t/T)

Answer

y(t) = K / (1 + sT)

Question 8

Welcher Reglertyp eignet sich am besten für die Realisierung schneller Regelvorgänge mit geringer Überschwingweite?

Accepted Answer

PD-Regler

Answer

P-Regler

Answer

PI-Regler

Answer

PID-Regler

Question 9

Welchen Vorteil bietet die Zustandsregelung im Vergleich zu anderen Regelungsverfahren?

Accepted Answer

Berücksichtigung sämtlicher Systemzustände

Answer

Verbesserte Stabilitätsbedingungen

Answer

Geringere Regelabweichungen

Answer

Vereinfachte Implementierung

Question 10

Was ist das primäre Ziel einer Geschwindigkeitsregelung?

Accepted Answer

Einhaltung einer vorgegebenen Geschwindigkeitsreferenz

Answer

Minimierung von Schwingungen

Answer

Überwachung der Motorleistung

Answer

Optimierung der Drehmomentübertragung

Question 11

Welches Kriterium liegt der Bestimmung des kritischen Dämpfungsverhältnisses zugrunde?

Accepted Answer

Minimaler Überschwinger bei kürzester Regelzeit

Answer

Maximale Regelgeschwindigkeit bei minimalem Überschwinger

Answer

Kürzeste Regelzeit bei maximalem Überschwinger

Answer

Minimale Regelabweichung bei optimaler Frequenz

Question 12

Welche Regelungsart dient der Aufrechterhaltung einer konstanten Kraftwirkung auf einen Aktuator?

Accepted Answer

Kraftregelung

Answer

Positionsregelung

Answer

Geschwindigkeitsregelung

Answer

Momentenregelung

Question 13

Welche Größe wird nicht als Regelgröße in der Regelungstechnik bezeichnet?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Position

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Question 14

Welches Regelverfahren eignet sich für die Positionsregelung in mechatronischen Systemen?

Accepted Answer

PID-Regelung

Answer

Zustandsregelung

Answer

Fuzzy-Regelung

Answer

Modellprädiktive Regelung

Question 15

Welche Größe stellt eine Störgröße in einem mechatronischen Regelungssystem dar?

Accepted Answer

Laständerung

Answer

Referenzwert

Answer

Messwert

Answer

Regelgröße

Question 16

Welcher Reglertyp zeichnet sich durch die beste Regelgüte aus?

Accepted Answer

Zustandsregler

Answer

P-Regler

Answer

PI-Regler

Answer

PID-Regler

Question 17

Welches Optimierungskriterium wird zur optimalen Einstellung der Parameter eines PID-Reglers verwendet?

Accepted Answer

Kriterium des kleinsten integrierten quadratischen Fehlers

Answer

Kriterium der kleinsten Abweichung

Answer

Kriterium des größten Regelbereichs

Answer

Kriterium der schnellsten Regelzeit

Question 18

Welche Anwendung ist ein Beispiel für die Anwendung der Kraftregelung in der Mechatronik?

Accepted Answer

Druckregelung in einer Hydraulikanlage

Answer

Temperaturregelung in einem Ofen

Answer

Positionsregelung eines Roboters

Answer

Drehzahlregelung eines Motors

Question 19

Welcher Begriff beschreibt das Systemverhalten bei Auftreten einer Störung?

Accepted Answer

Transiente

Answer

Einschwingzeit

Answer

Überschwingweite

Answer

Regelungsgüte

Question 20

Wie wirkt sich die Wahl des Reglertyps (P-, PI-, PD-, PID-Regler) auf das Einschwingverhalten eines Regelkreises aus, insbesondere auf Einschwingzeit und Überschwingweite?

Accepted Answer

P-Regler verkürzen die Einschwingzeit, während PI-Regler die Überschwingweite verringern.

Answer

PD-Regler erhöhen die Überschwingweite, während PID-Regler die Einschwingzeit verlängern.

Answer

Alle Reglertypen beeinflussen Einschwingzeit und Überschwingweite gleichermaßen.

Answer

Die Art der Regelstrecke ist der einzige Faktor, der das Einschwingverhalten beeinflusst.

Question 21

Welche physikalische Größe dient als Regelgröße bei der Geschwindigkeitsregelung?

Accepted Answer

Drehzahl

Answer

Beschleunigung

Answer

Position

Answer

Kraft

Question 22

Was ist die primäre Funktion eines Referenzsignals in einem Regelungssystem?

Accepted Answer

Bereitstellen des Sollwertes, auf den die Regelgröße geregelt werden soll

Answer

Berechnung der Regelabweichung

Answer

Bestimmung des Stellwerts

Question 23

Welche der aufgeführten Größen ist KEINE Störgröße in mechatronischen Systemen?

Accepted Answer

Gewünschte Position

Answer

Belastung

Answer

Reibung

Answer

Umgebungstemperatur

Question 24

Welcher Vorteil gegenüber analogen Regelungen zeichnet digitale Regelungen aus?

Accepted Answer

Erhöhte Genauigkeit, reduzierte Störanfälligkeit

Answer

Niedrigerer Energieverbrauch

Answer

Günstigere Herstellung

Answer

Einfachere Konstruktion

Question 25

Nennen Sie ein Beispiel für eine mechatronische Anwendung mit Kraftregelung.

Accepted Answer

Industrieroboter

Answer

Positionsregelung eines Aufzugs

Answer

Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs

Answer

Temperaturregelung einer Heizung

Question 26

Erklären Sie den wesentlichen Unterschied zwischen einem offenen und einem geschlossenen Regelkreis.

Accepted Answer

In einem offenen Regelkreis fehlt eine Rückführung der Regelgröße, während diese in einem geschlossenen Regelkreis vorhanden ist.

Answer

Offene Regelkreise berechnen einen Stellwert, geschlossene Regelkreise verwenden einen Referenzwert

Question 27

Welche der folgenden Größen ist KEINE Regelgröße in einem mechatronischen System?

Accepted Answer

Strom

Answer

Position

Answer

Kraft

Answer

Geschwindigkeit

Question 28

Welche mathematische Darstellung beschreibt die Übertragungsfunktion eines PID-Reglers?

Accepted Answer

Verhältnis zwischen Ausgangsgröße und Regelabweichung im Laplace-Bereich.

Answer

Statische Verstärkung und Bandbreite des Reglers.

Answer

Dynamisches Verhalten des Regelkreises im Zeitbereich.

Question 29

Was ist das Ziel einer Zustandsregelung?

Accepted Answer

Stabilisierung instabiler Systeme durch direktes Eingreifen in ihre Zustandsvariablen.

Answer

Minimierung der Regelabweichung durch Optimierung des Regelalgorithmus.

Answer

Erhöhung der Bandbreite des Systems durch Kompensation von Verzögerungen.

Question 30

Welche Aussage beschreibt den grundlegenden Unterschied zwischen einem offenen und einem geschlossenen Regelkreis?

Accepted Answer

Im offenen Regelkreis gibt es keine Rückführung, im geschlossenen Regelkreis wird die Ausgangsgröße gemessen und zur Berechnung der Regelgröße verwendet.

Answer

Im offenen Regelkreis ist die Regelgröße konstant, im geschlossenen Regelkreis wird sie angepasst.

Question 31

Welche der folgenden Größen ist eine Störgröße in einem mechatronischen System?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Answer

Position

Question 32

Welcher Vorteil ergibt sich aus einer Zustandsraumdarstellung gegenüber einer Übertragungsfunktionsdarstellung eines Regelkreises?

Accepted Answer

Sie ermöglicht die Berücksichtigung nichtlinearer Effekte und Mehrgrößensysteme.

Answer

Sie ist einfacher zu analysieren und zu simulieren.

Answer

Sie bietet eine bessere Übersicht über das Systemverhalten.

Question 33

Welche Aussage zur Optimalen Regelung ist korrekt?

Accepted Answer

Sie zielt darauf ab, eine Zielfunktion zu minimieren oder maximieren, die eine Kombination aus Regelabweichung und Stellgröße berücksichtigt.

Answer

Sie wird nur verwendet, wenn lineare Systeme vorliegen.

Question 34

Was stellt das Bode-Diagramm eines Regelkreises dar?

Accepted Answer

Ein Diagramm, das den Betrags- und Phasengang des offenen Regelkreises in Abhängigkeit von der Frequenz darstellt.

Answer

Ein Diagramm, das die Stabilitätsgrenzen des Systems darstellt.

Question 35

Welche der folgenden Größen **ist keine Regelgröße**?

Accepted Answer

Drehmoment

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Kraft

Answer

Position

Question 36

Welche Regelungsart wird eingesetzt, wenn der Istwert der Regelgröße **dem Sollwert folgt**?

Accepted Answer

Nachführregelung

Answer

Offenregelung

Answer

Regelverhalten 1. Ordnung

Question 37

Welches Kriterium ist für die Beurteilung der Regelgüte **nicht relevant**?

Accepted Answer

Wirtschaftlichkeit

Answer

Regelgenauigkeit

Answer

Störgrößenempfindlichkeit

Answer

Regelgeschwindigkeit

Question 38

Welche der folgenden Aussagen zur PID-Regelung ist **falsch**?

Accepted Answer

Sie hat keine Totzeit.

Answer

Sie ist nicht die einfachste Regelungsart.

Answer

Sie kann zur Regelung aller drei Regelgrößen verwendet werden.

Question 39

Welche der folgenden Größen wird in einem **Bode-Diagramm** dargestellt?

Accepted Answer

Frequenzgang

Answer

Sprungantwort

Answer

Einheitssprungantwort

Answer

Zeitkonstante

Question 40

Welche der folgenden Aussagen zur **Stabilitätsanalyse** ist falsch?

Accepted Answer

Das Nyquist-Kriterium kann nur für Systeme mit einer Totzeit verwendet werden.

Answer

Das Root-Locus-Verfahren liefert Informationen über die Stabilität eines Systems.

Answer

Das Bode-Diagramm kann zur Beurteilung der Stabilitätsgrenze verwendet werden.

Question 41

Welche der folgenden Anwendungen der Regelungstechnik **gehört nicht zur Mechatronik**?

Accepted Answer

Verkehrsregelung

Answer

CNC-Maschinen

Answer

Automatisierte Fertigung

Answer

Roboterbewegung

Question 42

Welche der folgenden Aussagen zur **Modellierung von mechatronischen Systemen** ist korrekt?

Accepted Answer

Sie kann sowohl lineare als auch nichtlineare Modelle umfassen.

Answer

Sie ist immer analytisch durchführbar.

Answer

Sie ist nur für statische Systeme möglich.

Question 43

Welches der folgenden Regelverfahren bewirkt einen aperiodischen Anstieg des Ausgangssignals nach einer sprunghaften Änderung des Führungssignals?

Accepted Answer

PI-Regler

Answer

P-Regler

Answer

PID-Regler

Answer

PD-Regler

Question 44

Welche der folgenden Größen ist keine Stellgröße?

Accepted Answer

Positionsabweichung

Answer

Drehmoment

Answer

Steuersignal

Question 45

Was ist die Aufgabe einer Geschwindigkeitsregelung?

Accepted Answer

Die Drehzahl eines Antriebs zu regeln, um eine gewünschte Solldrehzahl zu erreichen.

Answer

Die Position eines Antriebs zu regeln, um eine gewünschte Sollposition zu erreichen.

Answer

Die Kraft eines Antriebs zu regeln, um eine gewünschte Sollkraft zu erreichen.

Question 46

Welche der folgenden Komponenten gehört zu einem Regelkreis?

Accepted Answer

Sensor

Answer

Widerstand

Answer

Diode

Answer

Transformator

Question 47

Welche Kenngröße beschreibt die Zeit, die ein System benötigt, um sich nach einer Störung wieder einzupendeln?

Accepted Answer

Einschwingzeit

Answer

Grenzfrequenz

Answer

Stabilitätsgrad

Answer

Dämpfungsverhältnis

Question 48

Welche Aussage zur Positionsregelung in mechatronischen Systemen ist zutreffend?

Accepted Answer

Positionsregelung dient dazu, die Lage eines Systems entsprechend einem vorgegebenen Referenzwert zu steuern.

Answer

Positionsregelung findet ausschließlich bei Drehbewegungen Anwendung.

Answer

Positionsregelung ist nur für langsam reagierende Systeme geeignet.

Question 49

Welche Regelungsart eignet sich am besten für die Geschwindigkeitsregelung eines Roboterarms?

Accepted Answer

PID-Regelung

Answer

Zustandsregelung

Answer

LQG-Regelung

Answer

Bang-Bang-Regelung

Question 50

Welche Komponente ist KEIN Bestandteil eines Kraftregelkreises?

Accepted Answer

Drehzahlmesser (Tacho)

Answer

Kraftmessdose

Answer

Aktorkomponente

Answer

Verstärker

Question 51

Was ist das übergeordnete Ziel bei der Optimierung eines Regelkreises?

Accepted Answer

Verbesserung der Regelgüte und Robustheit

Answer

Erhöhung der Systemkomplexität

Answer

Kostensenkung

Answer

Vereinfachung der Implementierung

Question 52

Welche Faktoren können die Regelgüte eines Systems beeinflussen?

Accepted Answer

Verzögerungszeit und Totzeit

Answer

Systemkosten und Anzahl der Komponenten

Answer

Material und Farbe des Systems

Answer

Größe und Gewicht des Systems

Question 53

Welchen Vorteil bietet die Zustandsregelung gegenüber anderen Regelungsverfahren?

Accepted Answer

Berücksichtigung des Systemzustands und externer Störeinflüsse

Answer

Einfachere Implementierung

Answer

Keine Notwendigkeit zur Kenntnis des Systemmodells

Question 54

Welche Methode eignet sich zur Identifikation linearer zeitinvarianter Systeme?

Accepted Answer

Schrittantwortanalyse und Frequenzgangmessung

Answer

Nichtlineare Optimierung und genetische Algorithmen

Answer

Statistische Analyse und stochastische Modellierung

Answer

Fuzzy-Logik und Neuronale Netze

Question 55

Was ist die Aufgabe der Zustandsbeobachtung in der Regelungstechnik?

Accepted Answer

Schätzung des Systemzustands aus unvollständigen Messgrößen

Answer

Verbesserung der Robustheit des Regelkreises

Answer

Verkürzung der Rechenzeit des Reglers

Question 56

Welche Regelungsart ist am besten geeignet, um die Position eines Roboterarms exakt zu steuern?

Accepted Answer

Positionsregelung

Answer

Drehmomentregelung

Answer

Geschwindigkeitsregelung

Answer

Kraftregelung

Question 57

Was ist der Unterschied zwischen einer offenen und einer geschlossenen Schleife in der Regelungstechnik?

Accepted Answer

Eine offene Schleife besitzt keinen Regelkreis, während eine geschlossene Schleife über einen Regelkreis verfügt, der die Ausgangsgröße misst und mit der Eingangsgröße vergleicht.

Answer

Eine offene Schleife ist für einfache Systeme geeignet, während eine geschlossene Schleife für komplexe Systeme geeignet ist.

Question 58

Welche der folgenden Komponenten ist KEIN Bestandteil eines typischen Regelkreises?

Accepted Answer

Sensor

Answer

Stellglied

Answer

Steuerung

Answer

Regelstrecke

Question 59

Ein Proportionalregler (P-Regler) hat einen hohen Proportionalgewinn. Welche Auswirkungen hat dies auf das System?

Accepted Answer

Der Regelfehler wird schneller reduziert, aber das System kann instabil werden.

Answer

Der Regelfehler wird langsamer reduziert, aber das System wird stabiler.

Answer

Der Regelfehler wird nicht beeinflusst, aber das System wird schneller.

Question 60

Ein PI-Regler kombiniert einen Proportionalregler mit einem:

Accepted Answer

Integrator

Answer

Proportionalregler

Answer

PID-Regler

Answer

Differentiator

Question 61

Welche der folgenden Aussagen über die Regelstrecke ist WAHR?

Accepted Answer

Die Regelstrecke ist das System, das geregelt werden soll.

Answer

Die Regelstrecke ist die Einheit, die den Regelfehler misst.

Answer

Die Regelstrecke ist die Einheit, die die Sollgröße festlegt.

Question 62

Welches Konzept wird verwendet, um die Stabilität eines Regelkreises zu analysieren?

Accepted Answer

Bode-Diagramm

Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Pol-Nullstellen-Diagramm

Question 63

Was ist der Zweck der Regelung eines Elektromotors?

Accepted Answer

Die Drehzahl, das Drehmoment oder die Position des Motors zu kontrollieren.

Answer

Die Stromstärke des Motors zu regeln.

Answer

Die Spannung des Motors zu regeln.

Question 64

Was ist die Aufgabe einer Rückkopplung in einem Regelkreis?

Accepted Answer

Die Ausgangsgröße des Systems zu messen und mit der Sollgröße zu vergleichen, um den Regelfehler zu bestimmen.

Answer

Die Sollgröße des Systems zu bestimmen.