Entwurfsverfahren in der Regelungstechnik: Online-Quiz für Elektrotechnik-Studierende

Question 1

Welches Entwurfsverfahren wird verwendet, um die Übertragungsfunktion des Reglers direkt im Frequenzbereich zu berechnen?

Accepted Answer

Frequenzbereichsentwurf

Answer

Zustandsraumverfahren

Answer

Optimierungsverfahren

Question 2

Welches Optimierungskriterium wird beim quadratischen Reglerentwurf minimiert?

Accepted Answer

Integraler quadratischer Fehler

Answer

Integrierter absoluter Fehler

Answer

Störgrößenunterdrückung

Question 3

Bei welcher Art von Zustandsregler wird die Reglerausgabe direkt aus den Zustandsvariablen berechnet?

Accepted Answer

Vollzustandsregler

Answer

Rückführungsregler

Answer

Beobachterbasierter Regler

Question 4

Welches Diagramm wird zur Stabilitätsanalyse im Frequenzbereich verwendet?

Accepted Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Wurzelfrequenzgang

Question 5

Welches Verfahren wird verwendet, um einen Zustandsregler mit einer vorgegebenen Pollage zu entwerfen?

Accepted Answer

Polvorgabe

Answer

Linear-Quadratischer-Regler

Answer

Gain-Scheduling

Question 6

Welche der folgenden Größen ist KEINE Einstellgröße beim PID-Regler?

Accepted Answer

Ableitzeit

Answer

Proportionalverstärkung

Answer

Integralzeit

Question 7

Welches Entwurfsverfahren ist besonders geeignet für Systeme mit Totzeiten?

Accepted Answer

Smith-Prädiktor

Answer

Zustandsraumverfahren

Answer

Optimierungsverfahren

Question 8

Welche Methode eignet sich speziell für die Stabilitätsanalyse nichtlinearer Systeme?

Accepted Answer

Lyapunov-Stabilität

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Zustandsraumverfahren

Question 9

Welches der folgenden Verfahren ist kein Entwurfsverfahren im Frequenzbereich?

Accepted Answer

Zustandsraumverfahren

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Regelkreis-Ort

Answer

Nyquist-Diagramm

Question 10

Welche der folgenden Eigenschaften ist für ein stabiles Regelsystem nicht erforderlich?

Accepted Answer

Keine Pol-Nullstellen-Kompensation

Answer

Negative Rückkopplung

Answer

Stabiler offener Regelkreis

Answer

Regelkreisverstärkung kleiner als 1

Question 11

Welche der folgenden Methoden wird verwendet, um ein nichtlineares Regelsystem zu linearisieren?

Accepted Answer

Taylor-Reihe

Answer

Laplace-Transformation

Answer

Fourier-Transformation

Answer

Zustandsraumdarstellung

Question 12

Welcher der folgenden Begriffe beschreibt die Fähigkeit eines Regelkreises, Störungen zu unterdrücken?

Accepted Answer

Störgrößenempfindlichkeit

Answer

Regelgüte

Answer

Robustheit

Answer

Stabilität

Question 13

Welcher Beobachtertyp eignet sich für die Zustandsabschätzung eines Systems bei verrauschtem Messsignal?

Accepted Answer

Kalman-Filter

Answer

Luenberger-Beobachter

Answer

Sliding-Mode-Beobachter

Answer

H-unendlich-Beobachter

Question 14

Welches der folgenden Kriterien ist **kein** wichtiges Ziel beim Systementwurf?

Accepted Answer

Hohe Bandbreite

Answer

Stabilität

Answer

Schnelligkeit

Answer

Geringes Überschwingen

Question 15

Welcher Vorteil zeichnet den Frequenzbereichsentwurf aus?

Accepted Answer

Intuitive und graphische Darstellung

Answer

Kompatibilität mit anderen Entwurfstechniken

Answer

Direkte Berechnung von Reglerparametern

Answer

Anwendbarkeit auf nichtlineare Systeme

Question 16

Was kennzeichnet den Bode-Plot?

Accepted Answer

Amplituden- und Phasengang als Funktion der Frequenz

Answer

Darstellung im Laplace-Bereich

Answer

Berücksichtigung von Zeitkonstanten

Answer

Anwendbarkeit auf nichtlineare Systeme

Question 17

Welche Aussage zur Stabilität von Regelsystemen ist **falsch**?

Accepted Answer

Grenzstabile Systeme schwingen sich ein und verharren bei einer konstanten Amplitude.

Answer

Stabile Systeme kehren nach einer Störung in ihren Gleichgewichtszustand zurück.

Answer

Instabile Systeme divergieren nach einer Störung.

Answer

Die Stabilität kann anhand des Nyquist-Diagramms bestimmt werden.

Question 18

Was ist das Ziel des Polplatzierungsverfahrens?

Accepted Answer

Platzierung der Systempole an gewünschten Stellen in der komplexen Ebene

Answer

Bestimmung der Reglerparameter

Answer

Vereinfachung der Systemdynamik

Answer

Erhöhung der Systembandbreite

Question 19

Welche Methode des Regelentwurfs ermöglicht die direkte Platzierung der Eigenwerte des geschlossenen Regelkreises?

Accepted Answer

Pole-Placement

Answer

Zustandsrückführung

Answer

LQR-Regelung

Question 20

Welches Verfahren wird verwendet, um den Zustand eines Systems basierend auf verrauschten Messwerten zu schätzen?

Accepted Answer

Kalman-Filter

Answer

Fuzzy-Logik

Answer

Neuronale Netze

Question 21

Welche Kostenfunktion wird bei der Optimierung von Regelsystemen häufig verwendet, um den quadratischen Fehler zu minimieren?

Accepted Answer

Quadratischer Fehler

Answer

Absoluter Fehler

Answer

Mittlerer Fehler

Question 22

Welcher Parameter bestimmt die Bandbreite eines Regelkreises?

Accepted Answer

Dominante Pollage

Answer

Statische Verstärkung

Answer

Dämpfung

Question 23

Welche der folgenden Aussagen über den Entwurfsvorgang von Regelsystemen ist korrekt?

Accepted Answer

Der Entwurfsvorgang ist ein iterativer Prozess, der Simulations- oder experimentelle Verifizierung erfordert.

Answer

Der Entwurfsvorgang basiert ausschließlich auf theoretischen Berechnungen.

Answer

Der Entwurfsvorgang kann ohne Berücksichtigung von Unsicherheiten im System durchgeführt werden.

Question 24

Welches Stabilitätsanalysewerkzeug ermöglicht die grafische Darstellung der Stabilitätsgrenze?

Accepted Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Root-Locus-Diagramm

Answer

Bode-Diagramm

Question 25

Welche Methode des Zustandsraumverfahrens ermöglicht die Optimierung der Reglerparameter auf Basis einer quadratischen Kostenfunktion?

Accepted Answer

LQR-Regelung

Answer

Pole-Placement

Answer

Kalman-Filter

Question 26

Welcher Parameter charakterisiert die Stabilität eines Zustandsraummodells?

Accepted Answer

Eigenwerte

Answer

Übertragungsfunktion

Answer

Frequenzgang

Question 27

Welche Methode des Frequenzbereichsentwurfs ermöglicht die Berücksichtigung von Unsicherheiten im System?

Accepted Answer

Gain- und Phasenrand-Entwurf

Answer

Root-Locus-Verfahren

Answer

Pole-Placement-Entwurf

Question 28

Welche Methode im Frequenzbereichsentwurf wird zur Stabilitätsanalyse eingesetzt? Erläutern Sie ihre Funktionsweise.

Accepted Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Root-Locus-Verfahren

Question 29

Welche Systemparameter im Zustandsraumverfahren bestimmen die Stabilität des Systems? Begründen Sie Ihre Antwort.

Accepted Answer

Eigenwerte

Answer

Übertragungsfunktion

Answer

Frequenzgang

Question 30

Welches Zielkriterium wird bei der optimalen Regelung minimiert? Begründen Sie Ihre Auswahl.

Accepted Answer

Integraler quadratischer Fehler (ISE)

Answer

Integraler absoluter Fehler (IAE)

Answer

Integraler zeitquadratischer Fehler (ITSE)

Question 31

Welche Eigenschaft des geschlossenen Regelkreises wird durch den Phasenrand bestimmt? Erläutern Sie die Bedeutung dieses Parameters.

Accepted Answer

Stabilität

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Störfestigkeit

Question 32

Welches Verfahren kann verwendet werden, um die Übertragungsfunktion eines Systems aus Messdaten zu identifizieren? Beschreiben Sie die grundlegenden Schritte dieses Verfahrens.

Accepted Answer

Least-Squares-Methode

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Nyquist-Diagramm

Question 33

Welche Art von Regler wird häufig verwendet, um Lastschwankungen in einem elektrischen System zu kompensieren? Begründen Sie Ihre Antwort.

Accepted Answer

PID-Regler

Answer

PI-Regler

Answer

Zustandsregler

Question 34

Welches Entwurfskriterium ist vorrangig zu berücksichtigen, wenn die Systemantwort auf einen Sollwertwechsel möglichst schnell sein soll? Begründen Sie Ihre Wahl.

Accepted Answer

Kleine Anstiegszeit

Answer

Gutes Überschwingen

Answer

Große Stabilitätsreserve

Question 35

Welcher Entwurfsansatz ist für nichtlineare Systeme geeignet? Erläutern Sie die Vorteile und Grenzen dieses Ansatzes.

Accepted Answer

Nichtlinearer Entwurf

Answer

Linearer Entwurf

Answer

Optimaler Entwurf

Question 36

Welche Transformation wird verwendet, um ein Zustandsraummodell in die Übertragungsfunktionsform zu überführen? Erläutern Sie den Zweck und die Funktionsweise dieser Transformation.

Accepted Answer

Laplace-Transformation

Answer

Fourier-Transformation

Answer

Eigenwerttransformation

Question 37

Welches Zustandsraumverfahren wird verwendet, um die Stabilität eines linearen Systems zu bestimmen?

Accepted Answer

Eigenwertanalyse

Answer

Wurzelortsverfahren

Answer

Polzuordnungsverfahren

Answer

Lyapunov-Methode

Question 38

Welche der folgenden Größen ist Teil des Zustandsvektors eines linearen Zustandsraummodells?

Accepted Answer

Zustandsvariable

Answer

Ausgangsgröße

Answer

Eingangsgröße

Answer

Referenzgröße

Question 39

Welche der folgenden Methoden wird verwendet, um die optimale Verstärkermatrix für den linearen quadratischen Regler zu berechnen?

Accepted Answer

Riccati-Gleichung

Answer

Polzuordnungsverfahren

Answer

Wurzelortsverfahren

Answer

Eigenwertanalyse

Question 40

Welche der folgenden Aussagen zur P-Regelung ist korrekt?

Accepted Answer

Sie hat einen konstanten Verstärkungsfaktor.

Answer

Sie hat eine hohe Verzögerungszeit.

Answer

Sie wird für Systeme mit hohen Zeitkonstanten verwendet.

Answer

Sie ist eine nichtlineare Regelung.

Question 41

Welches Verfahren wird verwendet, um die Grenzfrequenz eines PI-Reglers zu erhöhen?

Accepted Answer

Erhöhen des Proportionalanteils

Answer

Verkleinern des Integralanteils

Answer

Erhöhen des Integralanteils

Answer

Verkleinern des Proportionalanteils

Question 42

Welcher der folgenden Vorteile ist mit dem Zustandsraumverfahren verbunden?

Accepted Answer

Systematischer Entwurfsansatz

Answer

Hohe Rechenzeit

Answer

Begrenzte Anwendbarkeit

Answer

Nicht geeignet für nichtlineare Systeme

Question 43

Welche der folgenden Aussagen zum Modellprädiktiven Regler (MPC) ist richtig?

Accepted Answer

Er verwendet eine rollende Optimierung, um das Steuersignal zu berechnen.

Answer

Er ist nicht anwendbar für Systeme mit kurzen Totzeiten.

Answer

Er hat eine geringe Rechenzeit.

Question 44

Welches Verfahren ist zur Ermittlung des Entwurfsorts eines Regelsystems im Frequenzbereich geeignet?

Accepted Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Wurzelortsverfahren

Answer

Lineare-Quadratische Optimierung

Answer

Zustandsraumverfahren

Question 45

Welche Matrix beschreibt im Zustandsraumverfahren die Systemdynamik?

Accepted Answer

Zustandsmatrix

Answer

Gewinnmatrix

Answer

Reglermatrix

Answer

Übertragungsmatrix

Question 46

Welches Kriterium wird in der Linearen-Quadratischen Optimierung minimiert?

Accepted Answer

Quadratische Abweichung zwischen Ausgangsgröße und Sollwert

Answer

Integraler absoluter Fehler

Answer

Maximale Überschwingweite

Question 47

Was wird im Nyquist-Diagramm dargestellt?

Accepted Answer

Frequenzgang in der komplexen Ebene

Answer

Phasenfrequenzgang

Answer

Zeitgang der Ausgangsgröße

Answer

Impedanz

Question 48

Welcher Reglertyp wird durch eine Zustandsrückführung im Zustandsraumverfahren realisiert?

Accepted Answer

Linearer Zustandsregler

Answer

PI-Regler

Answer

PID-Regler

Answer

P-Regler

Question 49

Welche Methode wird zur Berechnung optimaler Reglerparameter in der Linearen-Quadratischen Optimierung verwendet?

Accepted Answer

Riccati-Gleichung

Answer

Wurzelortsverfahren

Answer

Kalman-Filter

Answer

Lyapunov-Gleichung

Question 50

Welcher Begriff beschreibt die Fähigkeit eines Reglersystems, Störungen zu kompensieren?

Accepted Answer

Störgrößenaufschaltung

Answer

Sollwert

Answer

Regelgröße

Answer

Störgröße

Question 51

Welches Entwurfsverfahren basiert auf der Analyse des Betragsfrequenzgangs des offenen Regelkreises?

Accepted Answer

Frequenzbereichsentwurf

Answer

Zustandsraumverfahren

Answer

Optimierungsverfahren

Answer

Wurzelfrequenzgang-Verfahren

Question 52

Welches Optimierungsverfahren minimiert die Summe der quadratischen Abweichungen der Regelgröße von der Führungsgröße und der Steuergröße?

Accepted Answer

Lineare-Quadratische Regelung

Answer

Steilste-Abstiegs-Verfahren

Answer

Dynamische Programmierung

Question 53

Welche Kostenfunktion wird bei der Linearen-Quadratischen Regelung verwendet?

Accepted Answer

J = ∫[x'Qx + u'Ru]dt

Answer

J = ∫[xQx + uRu]dt

Answer

J = ∫[x'Qxu + u'Ru]dt

Answer

J = ∫[x'Qxu'Ru]dt

Question 54

Welcher Schritt ist beim Entwurf eines Reglers im Frequenzbereich der Erste?

Accepted Answer

Erstellung des Betragsfrequenzgangs des offenen Regelkreises

Answer

Wahl des Kompensators

Answer

Bestimmung der Pol-Nullstellenlage des geschlossenen Regelkreises

Question 55

Welches der folgenden Optimierungsverfahren garantiert eine konvexe Kostenfunktion?

Accepted Answer

Lineare Programmierung

Answer

Dynamische Programmierung

Answer

Nichtlineare Optimierung

Question 56

Welcher Faktor beeinflusst die Wahl des Entwurfsverfahrens für ein Regelsystem?

Accepted Answer

Art des Systems und Leistungsanforderungen

Answer

Nur die Leistungsanforderungen

Answer

Nur die Art des Systems

Question 57

Welche Größe ist eine Zustandsvariable in einem linearen zeitinvarianten Regelsystem?

Accepted Answer

Ausgangsgröße des Integrators

Answer

Regelgröße

Answer

Eingangssignal

Answer

Fehlersignal

Question 58

Welches Kriterium liegt dem LQ-Reglerentwurf zugrunde, um die optimale Verstärkung zu bestimmen?

Accepted Answer

Minimierung des quadratischen Fehlerintegrals

Answer

Maximierung der Überschwingweite

Answer

Maximierung des Phasenrands

Answer

Minimierung der Anstiegszeit

Question 59

Welcher Parameter im Zustandsraum beschreibt das Dämpfungsverhalten eines Regelsystems?

Accepted Answer

Eigenwerte

Answer

Eingangsmatrix

Answer

Steuermatrix

Answer

Ausgangsmatrix

Question 60

Mit welchem Verfahren kann die Ordnung eines Zustandsraummodells reduziert werden?

Accepted Answer

Aggregation

Answer

Linearisierung

Answer

Diskretisierung