Allgemein:
Ein System mit den Eingangsgrößen u 1 (t ) ... u p (t ) und den Ausgangsgrößen v 1 (t ) ... v q (t ), das ein bestimmtes Übertragungsverhalten aufweist, nennt man ein Übertragungsglied (EDIN 19 226 T 2) (Bild U 8).
Ein Übertragungsglied hat die Eigenschaft, dass die Eingangsgrößen unabhängige Variable und die Ausgangsgrößen Variable der Beziehung sind.
Die eindeutige Zuordnung im konkreten Fall ist im allgemeinen implizit durch einen Satz von Beziehungen (z. B. Differentialgleichungen) gegeben und kann aus Messungen, Systemanalysen, Naturgesetzen u. a. ermittelt werden (n. DIN 19 229).
Man unterscheidet zwischen
- linearem Übertragungsglied, das einen linearen Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangssignal aufweist und
- nichtlinearem Übertragungsglied, bei dem der Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangssignal irgendeiner Funktion entspricht sowie zwischen
- zeitinvariantem und
- zeitvariantem Übertragungsglied.
Grundübertragungsglieder:
Hier unterscheidet man drei Grundglieder, nämlich das:
- P-Glied mit proportionalem Verhalten. Das Ausgangssignal folgt ohne Verzögerungen oder anderen dynamischen Wirkungen direkt proportional dem Eingangssignal (Bild U 9 a);
- I-Glied mit integrierendem Verhalten. Das Ausgangssignal folgt ohne andere dynamische Wirkungen dem Integral des Eingangssignals über der Zeit (b).
- D-Glied mit differenzierendem Verhalten. Das Ausgangssignal ist ohne andere dynamische Wirkungen proportional der zeitlichen Ableitung des Eingangssignals (c);
Dazu kommen Glieder mit Zeitverzögerung. Das sind in der Fluidtechnik meist:
- PT1-Glieder, d. h. P-Glieder mit Zeitverzögerung 1. Ordnung, wobei der Ausgang zeitverzögert mit einer e-Funktion antwortet (Bild U 10 a) und
- PT2-Glieder, d. h. P-Glieder mit Zeitverzögerung 2. Ordnung. Sie neigen bei geringer Dämpfung zum Überschwingen (Typisch für Hydrozylinder mit Masse (b).
Weiterhin gehören drei Kombinationen dazu:
- PI-Glied: entsteht durch Parallelstruktur aus einem P- und einem I-Glied; rasche Reaktion und keine bleibenden Regelabweichungen (Bild U 11 a);
- PD-Glied: entsteht durch Parallelstruktur eines P-Gliedes und eines D-Gliedes; sprunghafter Anstieg mit anschließendem P-Verhalten, besonders für träge Regelstrecken (b);
- PID-Glied: Kombination von P-, I- und D-Verhalten; Anwendung bei schwierigen Regelstrecken (c).
Abbildung U 8: Darstellung eines Übertragungsgliedes
Abbildung U 9: Grundübertragungsglieder
Abbildung U 10: Übertragungsglieder mit Zeitverzögerung
Abbildung U 11: Kombinierte Übertragungsglieder