DE69319795T2

DE69319795T2 - Verbessertes Verfahren und Vorrichtung zur adaptiven Regelung der Totzeit eines Prozesses

Info

Publication number: DE69319795T2
Application number: DE69319795T
Authority: DE
Inventors: Francis G. Foxboro Massachusetts 02035 Shinskey
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2013-05-27
Also published as: EP0572242B1; US5335165A; EP0572242A3; EP0572242A2; DE69319795D1

Description

Diese Anmeldung hängt mit den nachstehend genannten, ebenfalls anhängigen und dem gleichen Inhaber zugeordneten Anmeldungen zusammen, die am gleichen Tag eingereicht worden sind und die die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 889,472 mit dem Titel "Method and Apparatus for Analyzing Process Characteristics" (Anwaltsaktenzeichen Nr. 10227); und US-Patentanmeldung Nr. 889,474 mit dem Titel "Method and Apparatus for Tuning Process Control Equipment" (Anwaltsaktenzeichen Nr. 10226) beanspruchen.
Der Inhalt der vorstehend genannten Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme in vorliegende Akte einbezogen.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Prozeßsteuerung und insbesondere auf verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zur Totzeit-Prozeßregelung.
Die "Prozeßregelung" oder "Prozeßsteuerung" bezieht sich auf die Steuerung der Betriebsparameter eines Prozesses, indem eine oder mehrere von dessen Charakteristika über die Zeit hinweg beobachtet wird. Sie wird dazu benutzt, sicherzustellen, daß sich die Qualität und die Effizienz eines Prozesses während eines einzelnen Laufes oder während der Abfolge von mehreren Läufen nicht wesentlich ändert. Die Prozeßregelung findet ihre Anwendung sowohl auf dem Herstellungssektor als auch auf dem Dienstleistungs- bzw. Wartungssektor.
Eine Prozeßsteuereinheit oder ein "Regler" bzw. eine "Steuereinrichtung" arbeitet typischerweise derart, daß sie eine Prozeßcharakteristik, nämlich die Regelvariable, überwacht und mit einem gewünschten "Sollpunkt"-Wert vergleicht, um hierdurch zu ermitteln, ob der Prozeß innerhalb akzeptabler Grenzen arbeitet. Wenn die Regelgröße mit Abweichungen beginnt, greift der Regler auf eine der Prozeßeingangsgrößen, nämlich auf die Stell größe, ein, um hierdurch den Prozeß wieder zu dem gewünschten Pegel der Aktivität zurückzubringen.
Wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, kann eine Prozeßsteuereinrichtung einen Prozeß überwachen, bei dem ein Fluid mit einer konstanten Rate aus einem kontinuierlich nachgefüllten Tank strömt. Der Regler überwacht den Flüssigkeitspegel in dem Tank und justiert dann, wenn es notwendig ist, ein Leerlaufen des Tanks oder ein Überfließen zu verhindern, ein Einlaßventil so ein, daß die Zuströmung erhöht oder begrenzt wird.
Unter den im Stand der Technik entwickelten Reglern befinden sich solche, bei denen das Stellgrößensignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten mathematischen Funktion der Regelgröße generiert wird. Ein solcher Regler ist in Fig. 2a dargestellt und stellt einen Regler mit Proportional-, Integral-, und Ableitungskomponente (PID) dar. Die Stellgröße wird somit in Abhängigkeit von dem "Fehler", d. h. von der Differenz zwischen der Regelgröße und dem Sollpunkt erzeugt:
wobei gilt: m ist die Stellgröße; e ist der Fehler; und P, I und D bezeichnen Konstanten.
Die SU 1 287 104 A beschreibt einen adaptiven Regler mit einer geregelten Rückkopplung, der einen PID-Regler mit Schaltern aufweist, die mit drei linearen Filtern zur Erhöhung der Stabilität und zur Verbesserung der Qualität der Regelung verbunden sind.
Ferner sind im Stand der Technik auf Modellen basierende Regler entwickelt worden, die den Betrieb des Prozesses mathematisch modellieren. Ein derartiger Regler ist der Totzeitregler, der sich auf ein Modell der Totzeit und Nacheilung des Prozesses verläßt, um hiermit Werte für die Stellgröße zu bestimmen. Als Beispiel wird auf "Measurement and Control" Band 23, Nr. 4, Mai 1990, London, GB, Seiten 114 bis 121; F. Shinskey "How Good are our Controllers in Absolute Performance and Robustness" verwiesen. Dort sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Prozesses in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 7 beschrieben.
Mit Totzeit ist die Zeit bezeichnet, die benötigt wird, bis sich eine Änderung in der Stellgröße in einer Änderung in der Regelgröße niederschlägt. Beispielsweise ist die Totzeit bei einem Papierherstellungsprozeß diejenige Zeit, die benötigt wird, bis eine Änderung des Bleichmittels, das zu der anfänglichen Aufschlämmung hinzugefügt wird, durch einen Photosensor, der die Helligkeit des abschließenden Produktgewebes mißt, erfaßt wird.
Mit "Zeitverzögerung" oder "Nacheilung" (lag) ist die Zeit bezeichnet, die nach der Totzeitperiode benötigt wird, bis sich die Regelgröße auf ungefähr 63% ihres abschließenden Werts im Anschluß an eine stufenförmige Änderung der Stellgröße einstellt.
Ein Totzeitregler des vorstehend in Bezug genommenen Typs ist in Fig. 2b dargestellt. Er ist dadurch gebildet, daß ein "Totzeitelement", d. h. eine Verzögerung, in die integrale Rückkopplungsschleife eines PID-Reglers eingefügt wird. Dieser Regler wird mit dem Ausdruck "PIDTτd" bezeichnet.
Herkömmliche PIDTτd Regler haben sich nicht als vollständig zufriedenstellend erwiesen, wenn sie zur Regelung von durch die Totzeit dominierten Prozessen, d. h. von Prozessen eingesetzt werden, deren Ausgangscharakteristika hauptsächlich durch die Totzeit (im Unterschied zu der Nacheilung (lag)) bestimmt sind.
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung oder Regelung von Prozessen bereitzustellen. Genauer gesagt, ist es eine Aufgabe, verbesserte PIDTτd Totzeitregler zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Totzeitregler zu schaffen, der imstande ist, Prozesse, die durch die Totzeit dominiert werden, genau und effizient zu regeln.
Diese und weitere Aufgaben erschließen sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Das Verfahren und der Regler gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnen sich durch die in den kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 7 angegebenen Merkmale aus.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst, die gemäß einem Gesichtspunkt einen Totzeitregler schafft, der auf einer PIDτd Gestaltung basiert und bei dem ein adaptives Rauschfilter in dem Ausgangspfad, und zwar stromauf bezüglich der Rückkopplung zu dem integrierenden Abschnitt, enthalten ist.
Genauer gesagt, schafft die Erfindung einen adaptiven PIDτd Regler, der einen Proportional- und Differentialabschnitt enthält, der ein Fehlersignal, das einen Fehler in dem Steuersignal repräsentiert, insbesondere als eine Funktion (i) einer zeitlichen Rate der Änderung des Regelgrößensignals und (ii) einer Differenz zwischen dem Regelgrößensignal und einem vorab festgelegten Sollpunkt generiert.
Ein Summationselement summiert dieses Fehlersignal mit einem zeitlich verzögerten integralen Signal auf, um hierdurch ein Summationssignal zu bilden. Dieses Summationssignal wird seinerseits durch das vorstehend angesprochene adaptive Rauschfilter gefiltert, um hierdurch ein Stellgrößensignal zu erzeugen, das durch einen Ausgabeabschnitt selektiv an den Prozeß angelegt wird.
Ein Rückkopplungselement bearbeitet das Stellgrößensignal derart, daß das zeitlich verzögerte, vorstehend bereits angesprochene, integrale bzw. integrierte Signal erzeugt wird. Diese Bearbeitung schließt die zeitliche Verzögerung des Stellgrößensignals um eine Größe, die im wesentlichen gleich groß ist wie die Totzeit τd des Prozesses, und das Durchleiten bzw. Versehen dieses zeitlich verzögerten Stellgrößensignals mit einer Nacheilungs-Zeitkonstante I erster Ordnung ein, um hierdurch das zeitlich verzögerte Integral bzw. integrierte Signal zu generieren.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ändert das adaptive Rauschfilter die Filterzeitkonstante, um hierdurch den Pegel des Rauschens oder der Störungen in dem Stellgrößensignal bei einem vorbestimmten Wert zu halten. Genauer gesagt, kann diese Zeitkonstante in Übereinstimmung mit der mathematischen Beziehung generiert werden:
τf = τd/20 · σm/σset,
wobei τf die Filterzeitkonstante bezeichnet; τd die Totzeit des Prozesses ist; σm den Pegel der Störungen in dem Regelgrößensignal bezeichnet; und σset den vorab festgelegten Steuerungspegel repräsentiert.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann die Filterzeitkonstante auf einen vorab ausgewählten Bereich zwischen 0 und 0,1 * τd begrenzt werden.
Noch weitere Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung schließen Verfahren zur Steuerung des Prozesses in Übereinstimmung mit den vorstehend beschriebenen Abläufen ein.
Ein besseres Verständnis der Erfindung läßt sich anhand der nachfolgenden, jedoch nicht beschränkenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erhalten, wobei gilt:
Fig. 1 zeigt einen Fluidströmungsprozeß, der unter der Steuerung durch einen Prozeßregler steht,
Fig. 2a und 2b zeigen herkömmliche PID- und PIDτd Regler;
Fig. 3 zeigt die Wirkung einer fehlerhaften Übereinstimmung zwischen der Totzeit eines PIDτd Reglers und derjenigen des Prozesses, den er regelt;
Fig. 4 zeigt einen adaptiven PIDτd Regler, der in Übereinstimmung mit der Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 5 zeigt ein bevorzugte Sequenz für die Adaptierung des Filters in einem PIDτd Regler, der in Übereinstimmung mit der Erfindung aufgebaut ist; und
Fig. 6 veranschaulicht die Regelung eines von Totzeit dominierten Prozesses durch einen adaptiven PIDτd Regler in Übereinstimmung mit der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels

Es wurde entdeckt, daß herkömmliche PIDτd Regler dann, wenn sie nicht perfekt auf die Prozesse, die sie regeln, abgestimmt sind, ein Stellgrößensignal erzeugen, das ein durch hochfrequente Impulse gebildetes Muster enthält. Fig. 3 veranschaulicht dieses Phänomen, das sich insbesondere dann zeigt, wenn die Totzeit des Reglers größer ist als diejenige eines durch eine Totzeit erster Ordnung dominierten Prozesses, der durch den Regler geregelt wird. Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Die Regelgröße c erfährt eine anfängliche rasche Erhöhung ihres Werts als Reaktion auf eine auf den Prozeß ausgeübte stufenförmige Belastung (nicht gezeigt). Während der Regler diese Störung kompensiert, konvergiert die Regelgröße in Richtung auf den Sollpunkt s, der durch die horizontale Achse repräsentiert ist. Das Ausgangssignal des Reglers, das durch das Stellgrößensignal m dargestellt ist, spricht auf die anfängliche Änderung der Regelgröße dadurch an, daß es seinen Wert rasch verringert. Wenn die Regelgröße in Richtung zu dem Sollpunkt zurückzukehren beginnt, kehrt auch die Stellgröße zu ihrem normalen Wert n zurück. Wegen der fehlerhaften Übereinstimmung zwischen den Totzeitkonstanten des Prozesses und des Reglers beginnt jedoch das Stellgrößensignal bei jedem Übergang eine spikeförmige Spitze zu bilden. Diese spikeförmigen Spitzen, die sich in ihrer Größe erhöhen, bewirken Änderungen in dem Prozeß selbst, was durch die spikeförmigen Spitzen des Regelgrößensignals widergespiegelt wird.
In Fig. 4 ist ein adaptiver PIDtδ Regler gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Abschnitte des Reglers 10 sind in Übereinstimmung mit einem herkömmlichen PIDτd Regler aufgebaut und betrieben, wobei sie aber speziell in Übereinstimmung mit der nachstehend angegebenen Diskussion modifiziert sind. Der Regler 10 enthält einen Proportional-Differential-Abschnitt 12, der das Regelgrößensignal c und einen gewünschten Sollpunkt bzw. Sollwert als Eingangssignale aufnimmt. Das Regelgrößensignal kann in einer im Stand der Technik üblichen Weise erzeugt werden, beispielsweise durch ein Meßinstrument, das mit dem Prozeß selbst gekoppelt ist. Auch der Sollpunkt kann in herkömmlicher Weise erzeugt werden, beispielsweise durch den Benutzer über eine Konsole (nicht gezeigt).
Der Proportional-Differential-Abschnitt 12 arbeitet in einer Weise, die gleichartig ist wie diejenige des entsprechenden Abschnitts eines herkömmlichen PIDτd Reglers. Der Abschnitt 12 erzeugt ein PD Signal, das für einen Fehler in dem Regelgrößensignal c repräsentativ ist, und zwar speziell in Abhängigkeit von der zeitlichen Rate der Änderung der Regelgröße und der Differenz zwischen dieser und dem Sollpunkt.
Der Verstärkungsfaktor des Proportional-Differential-Abschnitts 12 kann in herkömmlicher Weise eingestellt werden. Vorzugsweise wird jedoch die Verstärkung dieses Abschnitts 12 (und damit auch diejenige des dargestellten Reglers 10) in Übereinstimmung mit den Aussagen der mit vorliegender Akte zusammenhängenden Anmeldung US-Patentanmeldung Nr. 889 474, Titel "Method and Apparatus for Tuning Process Control Equipment" (Anwaltsaktenzeichen Nr. 10226) eingestellt. Das gezeigte integrale Steuerelement 14 und das Totzeitelement 16 erzeugen zusammen ein Signal ID, das ein über die Zeit gebildetes Integral einer zeitlich verzögerten Form des Stellgrößensignals m darstellt. Diese Elemente können ebenfalls in einer Weise arbeiten, die gleichartig ist wie diejenige der entsprechenden Elemente eines herkömmlichen PIDτd Reglers. Genauer gesagt, verzögert der Totzeitabschnitt 16 das Stellgrößensignal m in zeitlicher Hinsicht um die Totzeit τd des Reglers. Der integrale Steuerabschnitt 14 integriert dieses zeitlich verzögerte Signal mit einer Zeitkonstante I. Ein Summationsabschnitt 18 summiert das PD Signal, das von dem PD Abschnitt erzeugt wird, und das ID Signal auf, das durch die integrale Steuerung 14 erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Elements 18 wird durch ein Filter 20 hindurchgeleitet, das eine Zeitkonstante τf aufweist und hochfrequente Komponenten des aufsummierten Signals dämpft. Das gefilterte Signal kann durch obere und untere Grenzen 22 hindurchgeleitet werden, die das gefilterte Signal begrenzen, um hierdurch ein integrales Hochschaukeln zu beschränken. Das Signal, das von dem Filter 20 ausgegeben wird und das optional durch die Begrenzereinheit 23 begrenzt wird, wird an den Prozeß als Stellgrößensignal m angelegt. Dieses Signal wird zu dem integralen Steuerelement 14 und dem Totzeitelement 16 in der dargestellten Weise zur Erzeugung des Signals ID zurückgekoppelt. Der Regler 10 justiert die Filterzeitkonstante τf automatisch ein, um hierdurch den Pegel des Rauschens bzw. der Störungen σm in dem Stellgrößensignal bei einem vorbestimmten Wert σset zu halten.
Der Ablauf zum Einstellen von τf ist in Fig. 5 dargestellt. Hierbei tastet der Regler 10 bei einem Schritt 30 Werte des Stellgrößensignals m ab. Bei einem Schritt 31 summiert der Regler Werte von m und auch die Quadrate dieser Werte auf. Bei einem Schritt 33 ermittelt der Regler vorzugsweise, ob weitere Ausgangswerte abgetastet werden sollen, damit ein vollständiger Satz von Abtastwerten über die Periode einer vollständigen Totzeit τd des Reglers hinweg zu erhalten. Im Anschluß an die Abtast- und Summierschritte 30 bis 31 ermittelt der Regler den Pegel des Rauschens des Stellgrößensignals; siehe Schritt 34. Vorzugsweise wird dies in Übereinstimmung mit der mathematischen Gleichung ermittelt:
Hierbei bezeichnet n die Anzahl von abgetasteten Werten der Stellgröße; (Σm)² bezeichnet das Quadrat der Summe der abgetasteten Werte; und Σ(m²) bezeichnet die Summe der quadrierten abgetasteten Werte.
Bei einem Schritt 35 legt der Regler die Zeitkonstante des Filters in Übereinstimmung mit der mathematischen Gleichung fest:
tf = τd/20 · σm/σset
Hierbei bezeichnet σset den vorab festgelegten Störungspegel. Bei einem Schritt 36 begrenzt der Regler den Wert der Filterzeitkonstante τs auf den Bereich zwischen den Werten 0 und 0,1 · τd.
Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die vorstehend erläuterte Abfolge von Schritten zur Ermittlung der Zeitkonstante τf des Filters durch eine für spezielle Zwecke ausgelegte Hardware realisiert werden kann. Vorzugsweise werden diese Schritte jedoch durch Software zur Abarbeitung beispielsweise auf einem für allgemeine Zwecke ausgelegten Mikroprozessor realisiert. In dieser Hinsicht ist ersichtlich, daß eine solche Realisierung unter Heranziehung von herkömmlichen Programmiermethoden erzielt werden kann, wie sie speziell in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Lehren zur Bereitstellung der offenbarten Struktur, Signalgabe und Funktionalität ausgelegt sind.
Fig. 6 veranschaulicht den Betrieb eines mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmenden adaptiven PIDτd Reglers bei der Steuerung eines durch eine Totzeit erster Ordnung dominierten Prozesses. Wie bei Fig. 3 ist die Totzeit des Reglers anfänglich größer als diejenige des Prozesses. Die anfängliche Antwort des Reglers gemäß Fig. 6 spiegelt diejenige wider, die in Fig. 3 gezeigt ist. Da jedoch der Regler die Filterzeitkonstante τf in der vorstehend beschriebenen Weise adaptiert, wird eine spikeförmige Spitzenbildung in der Stellgröße verhindert. Demzufolge wird auch eine spikeförmige Spitzenbildung in dem Ausgangssignal des Prozesses, d. h. in dem Regelgrößensignal, verhindert.
Im vorstehenden Text sind verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zur Regelung von Totzeitprozessen beschrieben. Diese Vorrichtungen und Verfahren stellen eine Verbesserung gegenüber den im Stand der Technik bereitgestellten Techniken dar, indem sie eine bessere Steuerung der durch die Totzeit dominierten Prozesse ermöglichen. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung als Beispiel dient und daß auch andere Ausführungsformen, die Zusätze und Modifikationen gegenüber dem vorstehend erläuterten Beispiel enthalten, in den Rahmen der Erfindung fallen. Somit kann beispielsweise der Pegel des Rauschens in dem Stellgrößensignal durch andere Prozesse als dem vorstehend erläuterten Prozeß ermittelt werden.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Prozesses, der eine Charakteristik aufweist, die mittels eines Regelgrößensignals gemessen werden kann und die auf ein zur Änderung dieser Charakteristik dienendes Stellgrößensignal anspricht, wobei das Verfahren aufweist:

A. Erzeugen eines PD-Signals (PD), das einen Fehler in dem Regelgrößensignal (C) anzeigt, wobei dieser Erzeugungsschritt das Festlegen dieses PD-Signals (PD) in Abhängigkeit von der zeitlichen Rate der Änderung des Regelgrößensignals (C) und einer Differenz zwischen dem Regelgrößensignal (C) und einem vorab festgelegten Sollpunkt enthält,

B. Aufsummieren des PD-Signals (PD) und eines zeitverzögerten integralen Signals zur Erzeugung eines Summationssignals, und

C. selektives Anlegen des Stellgrößensignals (M) an den Prozeß, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist,

D. daß das Summationssignal mittels einer Filterzeitkonstante τf gefiltert wird, um hierdurch ein Stellgrößensignal (M) zu erzeugen, und

E. daß das Stellgrößensignal (M) zurückgekoppelt wird, um hierdurch das zeitverzögerte integrale Signal zu erzeugen, wobei der Rückkopplungsschritt aufweist:

i) zeitliches Verzögern des Stellgrößensignals (M) in einem Ausmaß, das im wesentlichen gleich groß ist wie eine Totzeit τd und

ii) Durchleiten des zeitlich verzögerten Stellgrößensignals durch eine Verzögerung bzw. Nacheilung erster Ordnung mit der Zeitkonstante I, um hierdurch das zeitverzögerte integrale Signal zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Filterschritt enthält:

A. das Abtasten von Störungen in dem Stellgrößensignal (M), um hierdurch ein Signal σm zu erzeugen, das für einen Pegel der Störungen repräsentativ ist, und

B. das Ändern der Filterzeitkonstante τf derart, daß die Störungen bei einem ausgewählten Pegel σset gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Filterschritt das Erzeugen des Störungspegelsignals σm in Abhängigkeit von einem Störungswert enthält, der über eine Zeitperiode hinweg abgetastet worden ist, die im wesentlichen gleich groß ist wie die Totzeitkonstante τd.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Filterschritt einen Adaptionsschritt zur Erzeugung der Filterzeitkonstante τf in Abhängigkeit von der Totzeilkonstante τd und einem Verhältnis zwischen dem Störungspegel σm und dem Sollpunkt σset enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Filterschritt die Erzeugung des Störungspegelsignals σm in Abhängigkeit von (i) einer Summe der abgetasteten Werte der Störungen und (ii) einer Summe der Quadrate dieser abgetasteten Werte der Störungen enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem der Additionsschritt das Erzeugen der Filterzeitkonstante Tf in Abhängigkeit von der mathematischen Beziehung

τf = τd/20 · σm/σset,

und/oder das Begrenzen der Filterzeitkonstante τf auf einen ausgewählten Wertebereich, und/oder das Begrenzen der Filterzeitkonstante τf auf Werte enthält, die im wesentlichen zwischen 0 und 0,1 · τd liegen.

7. Proportional-Integral-Differential-Totzeit-Prozeßregler zum Messen eines Regelgrößensignals (C), das eine erste Charakteristik eines Prozesses repräsentiert, und zum Anlegen eines Stellgrößensignals (M) an diesen Prozeß zur Änderung von dessen erster Charakteristik, wobei der Regler aufweist:

A. eine Proportional-Differential-Einrichtung (12) zum Erzeugen eines PD-Signals (PD), das einen Fehler in dem Regelgrößensignal (C) anzeigt, wobei die Proportional-Differential-Einrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen des PD-Signals (PD) in Ab hängigkeit von der zeitlichen Rate der Änderung des Regelgrößensignals (C) und einer Differenz zwischen dem Regelgrößensignal (C) und einem vorbestimmten Sollpunkt enthält,

B. eine Summationseinrichtung (18), die mit der Proportional-Differential- Einrichtung (12) gekoppelt ist und zum Aufsummieren des PD-Signals (PD) und eines zeitlich verzögerten integralen Signals für die Erzeugung eines Summationssignals ausgelegt ist, und

C. eine zur Ausgabe des Regelgrößensignals dienende Ausgabeeinrichtung zum selektiven Anlegen des Stellgrößensignals (M) an den Prozeß, gekennzeichnet durch:

D. eine Störungsfiltereinrichtung (20), die mit der Summationseinrichtung (18) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, das Summationssignal zur Erzeugung eines Stellgrößensignals (M) zu filtern, wobei die Störungsfiltereinrichtung (20) eine Filterzeitkonstante τf aufweist und wobei die Filtereinrichtung (20) zum Beispiel ein Butterworth-Filter zweiter Ordnung oder ein Tiefpaßfilter erster Ordnung ist, und

E. eine Rückkopplungseinrichtung, die mit der zum Ausgeben des Regelgrößensignals dienenden Ausgabeeinrichtung gekoppelt ist und zum Verarbeiten des Stellgrößensignals (M) für die Erzeugung des zeitlich verzögerten integralen Signals ausgelegt ist, wobei die Verarbeitung enthält:

i) das zeitliche Verzögern des Stellgrößensignals (M) in einem Ausmaß, das im wesentlichen gleich groß ist wie eine Totzeit τd, und

ii) das Durchleiten des zeitlich verzögerten Stellgrößensignals durch eine Verzögerung erster Ordnung mit der Zeitkonstante I zur Erzeugung des zeitlich verzögerten integralen Signals.

8. Proportional-Integral-Differential-Totzeit-Prozeßregler nach Anspruch 7, bei dem die Störungsfiltereinrichtung (20) aufweist:

A. eine Einrichtung zum Abtasten von Störungen in dem Stellgrößensignal für die Erzeugung eines Signals σm, das für den Pegel der Störungen repräsentativ ist, und

B. eine Einrichtung zum Ändern der Filterzeitkonstante τf derart, daß die Störungen bei einem ausgewählten Pegel σset gehalten werden.

9. Proportional-Integral-Differential-Totzeit-Prozeßregler nach Anspruch 8, bei dem die Störungsfiltereinrichtung (20) eine Einrichtung zum Erzeugen des für den Störungspegel repräsentativen Signals σm für eine Zeitperiode enthält, die im wesentlichen gleich groß ist wie die Totzeitkonstante τd.

10. Proportional-Integral-Differential-Totzeit-Prozeßregler nach Anspruch 8, bei dem die Störungsfiltereinrichtung (20) eine Adaptionseinrichtung zum Erzeugen der Filterzeitkonstante τf in Abhängigkeit von der Totzeitkonstante τd und einem Verhältnis zwischen dem Störungspegel σm und dem Sollpunkt σset enthält.

11. Proportional-Integral-Differential-Totzeit-Prozeßregler nach Anspruch 10, bei dem die Störungsfiltereinrichtung (20) eine Einrichtung zum Erzeugen des Störungspegelsignals σm in Abhängigkeit (i) von einer Summe der abgetasteten Werte des Ausgangssignals des Reglers, und (ii) von einer Summe der Quadrate dieser abgetasteten Werte des Ausgangssignals des Reglers enthält.

12. Proportional-Integral-Differential-Totzeit-Prozeßregler nach Anspruch 11, bei dem die Adaptionseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen der Filterzeitkonstante τf in Abhängigkeit von der mathematischen Beziehung

τf = τd/20 · σm/σset,

enthält, und bei dem zum Beispiel die Adaptionseinrichtung eine Einrichtung zum Begrenzen der Filterzeitkonstante τf auf einen ausgewählten Wertebereich enthält, und bei dem zum Beispiel die Adaptionseinrichtung eine Einrichtung zum Begrenzen der Filterzeitkonstante τf auf Werte enthält, die im wesentlichen zwischen 0 und 0,1 · τd liegen.