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Was bedeutet PI Regelung?

PI Regelung ist die Abkürzung für Proportional Integral Regelung. Die PI Regelung ist eine in Steuerungssystemen häufig verwendete Methode zur Korrektur des Fehlers zwischen dem gewünschten Sollwert und dem Istwert anhand einer Art von Rückmeldung, zum Beispiel einer Sensormessung. Der PI Regler berechnet eine Korrektur, indem er die Differenz zwischen dem gewünschten Sollwert und dem gemessenen Wert ermittelt. Wenn alle Parameter korrekt eingestellt sind, regelt der PI Algorithmus das System so, dass der gemessene Wert dem gewünschten Sollwert mit minimaler Verzögerung und Überschwingung entspricht.
 
Typische Anwendungen, bei denen die PI-Regelung eingesetzt werden kann, sind:
  • Regelung der Ventilatordrehzahl, um den Luftvolumenstrom konstant zu halten. Das kann interessant sein, wenn die Frischluftzufuhr in verschiedenen Räumen variabel ist und ein zentraler Zuluftventilator verwendet wird.
  • Regelung einer Klappenstellung, um den Luftvolumenstrom in einem bestimmten Raum konstant zu halten, wenn die Frischluftzufuhr variabel ist.
Ein PI Regelalgorithmus verwendet eine Kombination aus Proportional- und Integralregelung. 

Proportionale Steuerung - Kp
P steht für Proportionalregelung und gibt die Größe der berechneten Korrektur an. Je näher der gemessene Wert am Sollwert liegt, desto kleiner wird die Korrektur sein. Das Ausgangssignal eines Proportionalreglers ist proportional zur Regelabweichung. Ein niedriger Kp-Wert bewirkt eine langsame Reaktion. Ein höherer Kp-Wert bewirkt, dass der Regler aggressiver auf Fehler außerhalb des Sollwerts reagiert. Die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem gewünschten Wert wird daher schneller kompensiert. Ist der Kp-Wert zu hoch eingestellt, kommt es zu Schwingungen. Der Messwert schwankt dann ständig um den Sollwert. Bei einem PI-Regler ist es wichtig, immer zuerst den Kp-Wert zu optimieren. Die Feinabstimmung kann dann über die Einstellung des Ti-Wertes erfolgen.

Integralregelung - Ti
I steht für Integralregelung und berücksichtigt, wie sich die Differenz zwischen dem gewünschten Sollwert und dem gemessenen Wert bei der Anwendung der Korrektur zeitlich entwickelt. Die Integralregelung wird zur Beseitigung des Offsets verwendet und kann als einstellbarer Eingangswert für den PI-Regelkreis betrachtet werden.
 
Sowohl Kp als auch Ti sind Parameter, die manuell im PI-Regler eingestellt werden können. Wenn sie aktiviert (und verfügbar) ist, berechnet die Autotune-Funktion des PI-Reglers die optimalen Kp- und Ti-Werte anhand der Echtzeitreaktion des Prozesses auf verschiedene Regelwerte.
 
Dieses Diagramm zeigt die Auswirkungen verschiedener Kp- und Ti-Einstellungen:
proportionale Regelung
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