Regelung einer Füllstandstrecke: Die Regelstreckenparameter ermitteln

Kompetenzbereich/Fach:
Berufsfachliche Kompetenz

Klasse/Jahrgangsstufe:
3. Ausbildungsjahr

Schulart/Berufsfeld/Beruf:
Berufsschule / Elektrotechnik / Elektroniker/Elektronikerin für Automatisierungstechnik

Lehrplan-/Lernfeldbezug:
Lernfeld 10 - Automatisierungssysteme in Betrieb nehmen und übergeben

Zeitumfang:
4 UE

Betriebssystem/e:
Windows

Apps:
fachlich: GeoGebra, Winfact 2016 – Blockorientierte Simulation BORIS[1]
überfachlich: Kahoot!, YouTube

[1] Ingenieurbüro Kahlert, Demoversion kostenlos

Technische Settings:
Beamer, SMARTBoard, Auszubildendentablets (1:1), WLAN

Kurzbeschreibung und Lernziele dieser Unterrichtssequenz für den Tablet-Einsatz :

In dieser Unterrichtseinheit erkennen die Schülerinnen und Schüler (SuS), welche Bedeutung die Regelstrecke mit ihren Parametern für eine erfolgreiche Reglerparametrierung hat. Sie ermitteln die Kennwerte von P-, PT1- und PTn-Strecken aus der Sprungantwort für die spätere Reglerparametrierung.
Als Lernsituation dient ein Füllbehältermodell, dessen Füllstand geregelt werden soll. Prinzipiell kann die Einheit anhand von anderen Regelstrecken durchgeführt werden.
Einführend wird anhand der Simulation eines Füllbehälters und eines willkürlich parametrierten PID-Reglers demonstriert, dass die Parameter der Regelstrecke das Regelergebnis beeinflussen.
Die SuS lernen die verschiedenen Typen von Regelstrecken mithilfe von Lernvideos kennen. Mithilfe eines GeoGebra-Buchs zu dem Thema ermitteln sie die Parameter unterschiedlicher Regelstrecken anhand ihrer Sprungantworten und kontrollieren ihre Ergebnisse selbstständig.
Abschließend nehmen sie die Sprungantwort des Füllstandstreckenmodells auf und analysieren diese.

Lernziele in Bezug auf den Tablet-Einsatz:

LZ 1:

• Die SuS nutzen Simulationssoftware um Regelstrecken zu analysieren.
• Die SuS beherrschen den Umgang mit der eingesetzten Simulationssoftware.
• Die SuS bewerten Simulationsergebnisse.

LZ 2:

• Die SuS eignen sich mithilfe von Lernvideos Kenntnisse zum Thema Regelstrecken an.
• Die SuS identifizieren Regelstrecken nach Typ.
• Die SuS benennen die jeweiligen Parameter, die den Regelstrecken zugeordnet sind.
• Die SuS ermitteln die Parameter von Regelstrecken anhand der Sprungantwort.

LZ 3:

• Die SuS bewerten ihren Lernfortschritt.
• Die SuS führen eigenständig digitale Lernzielkontrollen durch.
• Die SuS holen sich bei Bedarf Hilfe von der Lehrkraft.