1. Verfahrensanspruch (Anspruch 1) a) Der Anspruchsgegenstand ist ein adaptives Anpassungsverfahren [Verfahren] eines digitalen PID-Reglers. b) Dieses Verfahren erfolgt eine automatische Anpassung der PID-Reglerparameter, und zwar:

— des Proportionalbeiwerts K_p; — des Integrierbeiwerts K_i;

— des Differenzierbeiwerts K_d. c) Diese automatische Anpassung ist durch ein Merkmal gekennzeichnet, dass nur ein einziger PID-Reglerparameter K_p, K_i oder K_d zu jedem Zeitpunkt t geändert wird. Die anderen zwei Reglerparameter bleiben zu diesem Zeitpunkt t fest. d) Der Proportionalbeiwert K_p wird nur im Zeitschritt k in negativer Richtung angepasst, wenn k [t/ 3] und t mod 3 = 0, "k ,t Î {0, 1, 2, ..., +¥ }. Dieses Merkmal entspricht dem 1. Schritt der adaptiven Anpassung. e) Der Integrierbeiwert K_i wird nur im Zeitschritt m in positiver Richtung angepasst, wenn m [t/ 3] und t mod 3 = 1, "m ,t Î {0, 1, 2, ..., +¥ }. Dieses Merkmal entspricht dem 2. Schritt der adaptiven Anpassung. f) Der Differenzierbeiwert K_d wird nur im Zeitschritt n in negativer Richtung angepasst, wenn n [t/ 3] und t mod 3 = 2, "n ,t Î {0, 1, 2, ..., +¥ }. Dieses Merkmal entspricht dem 3. Schritt der adaptiven Anpassung. g) Der Berechnungsvorgang wird wiederholt, bis die Regeldifferenz _t einen vorgegebenen Grenzwert erreicht. h) Die Anwendung dieses Verfahrens ist durch ein Merkmal gekennzeichnet, dass eine Regelstrecke im Voraus unbekannt ist.

2. Anspruch auf eine adaptive Parameteranpassung K_p [Verfahren] (Anspruch 2) a) Die adaptive Anpassung des Proportionalbeiwerts Kp eines digitalen PID-Reglers erfolgt im Zeitschritt k gemäß der Gleichung (15) vorausgesetzt, dass zum Zeitpunkt t k [t/ 3] und t mod 3 = 0, "k ,t Î {0, 1, 2, ..., +¥ } . wobei:

K_{p k} — Proportionalbeiwert im Zeitschritt k;

K_{p k-1} — Proportionalbeiwert im Zeitschritt k-1; a_pk — Anpassungsgeschwindigkeit des Proportionalbeiwerts K_p im Zeitschritt k; dK_{p k} — Anpassungs schritt des Parameters K_p im Zeitschritt k.

Die Berechnungsreihenfolge des neuen Parameterwerts K_p besteht aus den drei Schritten, und zwar: Schritt 1: Anpassungsschrittwert dK_{p k} gemäß der Gleichung (16) berechnen;

Schritt 2: Anpassungsgeschwindigkeitswert a p_k gemäß der Gleichung (17) berechnen;

Schritt 3: Neuen Proportionalbeiwert K_p gemäß der Gleichung (15) berechnen. b) Der Anpassungsschrittwert dK_{p k} wird im Zeitschritt k anhand der Gleichung (16) berechnet: wobei: dy_t — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t, die als dy_t y_t —y_t-1 festgelegt wird, dy_{t £} 0 = 0; y_t — Stellgröße zum Zeitpunkt t,y_t 0 0; y_t-1 — Stellgröße zum Zeitpunkt t-1, y_t-1 0, "t Î {0, 1}; d²y_t — Differenzial der 2. Ordnung der Stellgröße zum Zeitpunkt t, das sich als d² y_t — dy_t— dy_t-1 berechnet; dy_t-1 — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t-1, y_t-1 0, "t Î {0, 1} ; dt — Abtastzeit T_s eines digitalen PID-Reglers, z. B. T_s = 0,1 s; e_t — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, die sich als e_t w — x_t berechnet; w — Soll-Wert;

X_t — Sensorwert zum Zeitpunkt t, de_t — Differenzial der 1. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als de_t e_t — e_t-1 berechnet; d²e_t — Differenzial der 2. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als d²e_t= e_t — 2· e_t-1 + e_t-2berechnet; d³e_t — Differenzial der 3. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als d³e_t e_t — 3· e_t-1 + 3· e_t-2— e_t-3 berechnet; e_t-1 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-1; e_t-2 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-2; e_t-3 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-3;

K_it — aktueller Wert des Integrierbeiwerts K_i zum Zeitpunkt t;

K_{d t} — aktueller Wert des Differenzierbeiwerts K_d zum Zeitpunkt t. c) Die Anpassungsgeschwindigkeit a _{p k} wird gemäß der Gleichung (17) im Zeitschritt k berechnet: wobei: K_{p k- 1} — Proportionalbeiwert im Zeitschritt K-1; dK_{p k} — Anpassungsschritt des Parameters K_p im Zeitschritt k, bzw. ein Berechnungsergebnis der Gleichung (16); K_dt — aktueller Wert des Differenzierbeiwerts K_d zum Zeitpunkt t, e_t — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t; de_t — Differenzial der 1. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t; d²e_t — Differenzial der 2. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t; dy_t — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t, dt — Abtastzeit T_s eines digitalen PID-Reglers.

3. Anspruch auf eine adaptive Parameteranpassung K_i [Verfahren] (Anspruch 3) a) Die adaptive Anpassung des Integrierbeiwerts K_i eines digitalen PID-Reglers erfolgt im Zeitschritt m gemäß der Gleichung (18) vorausgesetzt, dass zum Zeitpunkt t. m [t/ 3] und t mod 3 = 1, "m ,t Î {0, 1, 2, ..., +¥ } . wobei:

K_{i m} — Integrierbeiwert im Zeitschritt m; Ki _m-1 — Integrierbeiwert im Zeitschritt m-1; a_{i m} — Anpassungsgeschwindigkeit des Integrierbeiwerts K_i im Zeitschritt m; dK_{i m} - Anpassungsschritt des Parameters K_i im Zeitschritt m.

Die Berechnungsreihenfolge des neuen Parameterwerts K_i besteht aus den drei Schritten, und zwar:

Schritt 1: Anpassungsschrittwert dK_{i m} gemäß der Gleichung (19) berechnen; Schritt 2: Anpassungsgeschwindigkeitswert a_{i m} gemäß der Gleichung (20) berechnen;

Schritt 3: Neuen Integrierbeiwert K_i gemäß der Gleichung (18) berechnen. b) Der Anpassungsschrittwert dK_{i m} wird im Zeitschritt m anhand der Gleichung (19) berechnet: wobei: dy_t — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t, die als dy_t y_t -y_t-1 festgelegt wird, dy_{t £} 0 = 0; yt — Stellgröße zum Zeitpunkt t,y_t 0 0; yt-1 — Stellgröße zum Zeitpunkt t-1 ,y_t-1 0, "t Î {0, 1}; d²yt — Differenzial der 2. Ordnung der Stellgröße zum Zeitpunkt t, das sich als d²y_t = dy_t — dy_t-1 berechnet; dy_t-1 — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t-1 , dy_t-1 = 0, "t Î {0, 1}; dt — Abtastzeit T_s eines digitalen PID-Reglers, z. B. T_s = 0,1 s; e_t — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, die sich als e_t w— x_t berechnet; w — Soll-Wert;

X_t — Sensorwert zum Zeitpunkt t; de_t — Differenzial der 1. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als de_t e_t — e_t-1 berechnet; d²e_t — Differenzial der 2. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als d²e_t e_t — 2·e_t-1 + e_t-2 berechnet; d³e_t — Differenzial der 3. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als d³e_t e_t — 3·e_t-1 + 3·e_t-2 - e_t-3 berechnet; e_t-1 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-1; e_t-2 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-2; e_t-3 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-3;

K_{p t} — aktueller Wert des Proportionalbeiwerts K_p zum Zeitpunkt t,

K_{d t} — aktueller Wert des Differenzierbeiwerts K_d zum Zeitpunkt t. c) Die Anpassungsgeschwindigkeit a_{i m} wird gemäß der Gleichung (20) im Zeitschritt m berechnet: wobei:

K_{i m-1} — Integrierbeiwert im Zeitschritt m-1; dK_{i m} — Anpassungs schritt des Parameters K_i im Zeitschritt m, bzw. ein Berechnungsergebnis der Gleichung (19);

K_{d t} — aktueller Wert des Differenzierbeiwerts K_d zum Zeitpunkt t, e_t — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, d²e_t — Differenzial der 2. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t; dy_t — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t; dt — Abtastzeit T_s eines digitalen PID-Reglers.

4. Anspruch auf eine adaptive Parameteranpassung K_d [Verfahren] (Anspruch 4) a) Die adaptive Anpassung des Differenzierbeiwerts K_d eines digitalen PID-Reglers erfolgt im Zeitschritt n gemäß der Gleichung (21) vorausgesetzt, dass zum Zeitpunkt t. n [t/ 3] und t mod 3 = 2, "n ,t Î {0, 1, 2, ..., +¥ } . wobei:

K_{d n} — Differenzierbeiwert im Zeitschritt n; K_dn-1 — Differenzierbeiwert im Zeitschritt n-1 ; a_dn — Anpassungsgeschwindigkeit des Differenzierbeiwerts K_d im Zeitschritt n; dK_d„ — Anpassungsschritt des Parameters K_d im Zeitschritt n.

Die Berechnungsreihenfolge des neuen Parameterwerts K_d besteht aus den drei Schritten, und zwar: Schritt 1: Anpassungsschrittwert dK_{d n} gemäß der Gleichung (22) berechnen; Schritt 2: Anpassungsgeschwindigkeitswert a _{d n} gemäß der Gleichung (23) berechnen;

Schritt 3: Neuen Differenzierbeiwert Kd gemäß der Gleichung (21) berechnen. b) Der Anpassungsschrittwert dK_{d n} wird im Zeitschritt n anhand der Gleichung (22) berechnet: wobei: dy_t — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t, die als dy_t y_t -y_t-1 festgelegt wird, dy_{t £ 0} = 0; y_t — Stellgröße zum Zeitpunkt t,y_{t £0} 0; y_t-1 — Stellgröße zum Zeitpunkt t-1 ,y_t-1 = 0, "t Î {0, 1}; d²y_t — Differenzial der 2. Ordnung der Stellgröße zum Zeitpunkt t, das sich als d²y_t = dy_t — dy_t-1 berechnet; dy_t-1 — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t-1 ,y_t-1 = 0, "t Î {0, 1} ; dt — Abtastzeit T_s eines digitalen PID-Reglers, z. B. T_s = 0,1 s; e_t — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, die sich als e_t w— x_t berechnet; w — Soll-Wert; x_t — Sensorwert zum Zeitpunkt t, de_t — Differenzial der 1. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als de_t e_t— e_t-1 berechnet; d²e_t — Differenzial der 2. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als d²e_t e_t — 2·e_t-1 + e_t-2 berechnet; d³e_t — Differenzial der 3. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, das sich als d³e_t e_t — 3·e_t-1 + 3·e_t-2 - e_t-3 berechnet; e_t-1 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-1; e_t-2 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-2; e_t-3 — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t-3;

K_{p t} — aktueller Wert des Proportionalbeiwerts K_p zum Zeitpunkt t, K_{i t} — aktueller Wert des Intcgrierbeiwerts K_i zum Zeitpunkt t. c) Die Anpassungsgeschwindigkeit a_{d n} wird gemäß der Gleichung (23) im Zeitschritt n berechnet: wobei:

K_{d n-1} — Differenzierbeiwert im Zeitschritt n-1; dK_{d n} — Anpassungs schritt des Parameters K_d im Zeitschritt n, bzw. ein

Berechnungsergebnis der Gleichung (22);

K_{p t} — aktueller Wert des Proportionalbeiwerts K_p zum Zeitpunkt t, e_t — Regeldifferenz zum Zeitpunkt t, de_t — Differenzial der 1. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t; d²e_t — Differenzial der 2. Ordnung der Regeldifferenz zum Zeitpunkt t; dy_t — Stellgrößenänderung zum Zeitpunkt t, dt — Abtastzeit T_s eines digitalen PID-Reglers.