Nichtlineare Regelungstechnik: Online-Quizze und Übungen

Question 1

Bei einer nichtlinearen Regelstrecke verhält sich die Ausgangsgröße

Accepted Answer

nichtlinear abhängig von der Eingangsgröße

Answer

linear abhängig von der Eingangsgröße

Answer

konstant unabhängig vom Eingangssignal

Answer

zeitverzögert abhängig von der Eingangsgröße

Question 2

Ein Merkmal nichtlinearer Regler ist:

Accepted Answer

nichtlineare Übertragungsfunktion

Answer

konstante Verstärkung unabhängig vom Eingangssignal

Answer

lineare Abhängigkeit zwischen Ein- und Ausgangsgröße

Answer

keine Hysterese

Question 3

Zur Linearisierung nichtlinearer Regelstrecken kann verwendet werden:

Accepted Answer

Taylor-Reihe

Answer

Laplace-Transformation

Answer

Fourier-Analyse

Answer

Z-Transformation

Question 4

Welche der folgenden Eigenschaften kennzeichnet nichtlineare Regelstrecken?

Accepted Answer

Sie können durch lineare Differentialgleichungen beschrieben werden.

Answer

Sie haben keinen linearen Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgangsgröße.

Answer

Sie weisen eine variable Verstärkung auf.

Answer

Ihr Verhalten hängt vom Arbeitspunkt ab.

Question 5

Welches Verfahren wird zur Analyse nichtlinearer Systeme häufig eingesetzt?

Accepted Answer

Phasenebenenanalyse

Answer

Laplace-Transformation

Answer

Fourier-Transformation

Answer

Z-Transformation

Question 6

Was ist das Ziel der Lyapunov-Stabilitätsanalyse?

Accepted Answer

Bestimmung der Stabilität eines nichtlinearen Systems

Answer

Berechnung der Zeitkonstanten eines nichtlinearen Systems

Answer

Entwurf eines nichtlinearen Reglers

Answer

Analyse des Frequenzgangs eines nichtlinearen Systems

Question 7

Welche Art von Nichtlinearität tritt auf, wenn das Ausgangssignal eine Funktion der dritten Potenz des Eingangssignals ist?

Accepted Answer

Kubische Nichtlinearität

Answer

Lineare Nichtlinearität

Answer

Quadratische Nichtlinearität

Answer

Exponentialfunktion

Question 8

In welchen Bereichen finden nichtlineare Regelungstechniken Anwendung?

Accepted Answer

Alle aufgeführten Bereiche

Answer

Robotik

Answer

Biomedizintechnik

Answer

Luft- und Raumfahrt

Question 9

Welches Kriterium wird häufig zur Bewertung der Leistung nichtlinearer Regler verwendet?

Accepted Answer

Quadratischer Mittelwertfehler

Answer

Integraler Absolutfehler

Answer

Peak-Überschwingungsverhältnis

Answer

Regelzeit

Question 10

Welche Aussage über nichtlineare Regelstrecken ist falsch?

Accepted Answer

Ihr Verhalten kann durch lineare Differentialgleichungen beschrieben werden.

Answer

Sie können Sprünge oder Hysteresen aufweisen.

Answer

Sie können mehrere Gleichgewichtspunkte besitzen.

Answer

Ihre Übertragungsfunktionen können nichtlinear sein.

Question 11

Welches Verfahren wird zur Linearisierung nichtlinearer Regelstrecken verwendet?

Accepted Answer

Taylor-Reihenentwicklung

Answer

Fourier-Transformation

Answer

Laplace-Transformation

Answer

Z-Transformation

Question 12

Welche Kennlinie beschreibt ein nichtlineares System mit einem Totbereich?

Accepted Answer

Lineare Segmente mit einer horizontalen Lücke

Answer

Linear

Answer

Exponential

Answer

Logarithmisch

Question 13

Welche Methode wird zur Analyse der Stabilität nichtlinearer Systeme verwendet?

Accepted Answer

Phasenebenenanalyse

Answer

Kreisverfahren

Answer

Wurzelortverfahren

Answer

Bode-Diagramm

Question 14

Welches ist eine notwendige Bedingung für die Stabilität einer nichtlinearen Regelstrecke?

Accepted Answer

Passivität

Answer

Positivrealität

Answer

Minimalphasigkeit

Answer

Invertibilität

Question 15

Welche Auswirkungen haben Nichtlinearitäten typischerweise auf das Verhalten von Regelsystemen?

Accepted Answer

Instabilität und Schwingungen

Answer

Verbesserte Stabilität und geringere Regelabweichung

Answer

Erhöhte Robustheit und verbesserte Regelgüte

Answer

Geringere Regelabweichung und erhöhte Stabilität

Question 16

Welche Eigenschaft besitzt ein nichtlinearer Regler?

Accepted Answer

Er berücksichtigt Nichtlinearitäten der Regelstrecke.

Answer

Er kann nur lineare Regelstrecken stabilisieren.

Answer

Seine Übertragungsfunktion ist linear.

Answer

Er ist immer stabil.

Question 17

Zur Kompensation von Totzeiten in nichtlinearen Regelstrecken eignet sich:

Accepted Answer

ein Smith-Prädiktor.

Answer

ein PI-Regler.

Answer

ein PID-Regler.

Answer

ein Fuzzy-Regler.

Question 18

Für die Identifikation nichtlinearer Regelstrecken eignet sich:

Accepted Answer

neuronale Netze.

Answer

lineare Regression.

Answer

Stepped-Sine-Analyse.

Answer

Bode-Diagramm.

Question 19

Welche Aussage zur Stabilität nichtlinearer Regelkreise ist korrekt?

Accepted Answer

Sie kann durch Lyapunov-Funktionen untersucht werden.

Answer

Sie kann immer durch lineare Stabilitätsanalysemethoden bestimmt werden.

Answer

Sie ist unabhängig vom Arbeitspunkt.

Answer

Sie ist immer garantiert, wenn ein linearer Regler verwendet wird.

Question 20

Welche der folgenden Nichtlinearitäten tritt häufig in Regelstrecken auf?

Accepted Answer

Alle genannten.

Answer

Sättigung.

Answer

Totzeit.

Answer

Hysterese.

Question 21

Bei der Auslegung nichtlinearer Regler ist besonders wichtig:

Accepted Answer

Alle genannten.

Answer

Stabilität.

Answer

Robustheit.

Answer

Performance.

Question 22

Für welche Anwendungen eignet sich nichtlineare Regelungstechnik besonders?

Accepted Answer

Alle genannten.

Answer

Temperaturregelung in Heizungsanlagen.

Answer

Flugzeugsteuerung.

Answer

Robotertechnik.

Question 23

Welche Aussage beschreibt prägnant die Charakteristik nichtlinearer Regelstrecken?

Accepted Answer

Ihr Verhalten lässt sich nicht durch lineare Gleichungen präzise darstellen.

Answer

Sie besitzen nur einen einzigen stationären Punkt.

Answer

Sie sind durchwegs stabil.

Question 24

Was ist das vorrangige Ziel der nichtlinearen Regelung?

Accepted Answer

Entwicklung von Reglern für nichtlineare Systeme

Answer

Stabilisierung linearer Systeme

Answer

Optimierung der Regelkreisleistung

Answer

Unterdrückung von Störungen

Question 25

Welche Aussage trifft auf Gleitsteuerungsregler zu?

Accepted Answer

Sie zwingen das System auf eine Gleitfläche, die lineares Systemverhalten aufweist.

Answer

Sie sind besonders einfach zu implementieren.

Answer

Sie garantieren immer Stabilität.

Question 26

Was versteht man unter Bifurkationen?

Accepted Answer

Qualitative Veränderungen im Systemverhalten infolge geringfügiger Parameteränderungen.

Answer

Entstehung neuer stationärer Punkte in einem System

Answer

Systeminstabilität

Question 27

Welches Ziel verfolgt die Bifurkationsanalyse?

Accepted Answer

Identifizierung der Bedingungen, unter denen qualitative Veränderungen im Systemverhalten auftreten.

Answer

Stabilisierung des Systems

Answer

Genaue Vorhersage des Systemverhaltens

Question 28

Welche Bedeutung hat die nichtlineare Regelung in der Praxis?

Accepted Answer

Ermöglicht die Steuerung komplexer Systeme mit nichtlinearem Verhalten.

Answer

Verbesserung der Regelkreisleistung linearer Systeme

Answer

Reduzierung der Regelungskosten

Question 29

Welche Aussage trifft auf eine nichtlineare Regelstrecke zu?

Accepted Answer

Ihr Verhalten kann nicht mit einem linearen Differentialgleichungssystem beschrieben werden.

Answer

Ihre Parameter ändern sich nicht mit der Zeit.

Answer

Ihre Übertragungsfunktion ist konstant.

Question 30

Welchen Vorteil bietet ein nichtlinearer Regler gegenüber einem linearen Regler?

Accepted Answer

Er kann die Regelgüte bei nichtlinearen Regelstrecken verbessern.

Answer

Er reduziert den Regelaufwand.

Answer

Er vereinfacht den Reglerentwurf.

Question 31

Welche Methode wird häufig für die Stabilitätsanalyse nichtlinearer Systeme eingesetzt?

Accepted Answer

Lyapunov-Stabilitätstheorie

Answer

Routh-Hurwitz-Kriterium

Answer

Bode-Diagramm

Answer

Nyquist-Kriterium

Question 32

Welche nichtlineare Reglerstruktur nutzt einen adaptiven Mechanismus, um sich an Änderungen der Regelstrecke anzupassen?

Accepted Answer

Adaptiver Regler

Answer

PI-Regler

Answer

Neuronales Netz

Answer

Fuzzy-Regler

Question 33

Welche Funktion wird häufig als Aktivierungsfunktion in neuronalen Netzen verwendet?

Accepted Answer

Sigmoid-Funktion

Answer

Logarithmusfunktion

Answer

Exponentialfunktion

Answer

Polynomfunktion

Question 34

Welche Herausforderung entsteht bei der Regelung nichtlinearer Systeme mit verzögerten Eingriffen?

Accepted Answer

Instabilität aufgrund von Phasenverschiebung.

Answer

Geringe Regelgüte.

Answer

Übermäßige Regelung.

Question 35

Welches Werkzeug dient zur Visualisierung des Verhaltens nichtlinearer Systeme?

Accepted Answer

Phasenporträt

Answer

Zeitantwort

Answer

Nyquist-Diagramm

Answer

Bode-Diagramm

Question 36

Welche Aussage über nichtlineare Regelstrecken ist **falsch**?

Accepted Answer

Nichtlineare Regelstrecken lassen sich immer durch lineare Modelle beschreiben, wenn der Betriebspunkt ausreichend klein ist.

Answer

Nichtlineare Regelstrecken zeigen ein nichtlineares Verhalten in Abhängigkeit von der Eingangsgröße.

Question 37

Welche Methode ist **keine** gängige Methode zum Entwurf von Reglern für nichtlineare Systeme?

Accepted Answer

PID-Regelung

Answer

Rückführungslinearisierung

Answer

Fuzzy-Logik-Steuerung

Answer

Modellprädiktive Regelung (MPC)

Question 38

Was beschreibt die **Phasenebene** in der nichtlinearen Regelung?

Accepted Answer

Eine grafische Darstellung des Trajektorienverhaltens eines nichtlinearen Systems im Zustandsraum.

Answer

Eine Methode zur Linearisierung nichtlinearer Systeme.

Answer

Ein Algorithmus zur Berechnung der optimalen Reglerparameter.

Question 39

Welche Eigenschaft zeichnet eine **nichtlineare Regelstrecke** aus?

Accepted Answer

Die Beziehung zwischen Eingangsgröße und Ausgangsgröße ist nicht linear.

Answer

Die Regelstrecke verhält sich immer linear im Zeitbereich.

Answer

Die Regelstrecke besitzt eine konstante Übertragungsfunktion.

Question 40

Was ist die **Hauptfunktion** eines nichtlinearen Reglers?

Accepted Answer

Stabilisierung und Steuerung des Systems trotz des nichtlinearen Verhaltens der Regelstrecke.

Answer

Vereinfachung des Systems durch lineare Approximation.

Answer

Linearisierung der Regelstrecke.

Question 41

Welches Phänomen kann **nur** in nichtlinearen Systemen auftreten?

Accepted Answer

Grenzzyklen

Answer

Übertragungsfunktion.

Answer

Stabilität.

Answer

Frequenzgang.

Question 42

Welche Methode zur Regelung nichtlinearer Systeme basiert auf der **Linearisierung** der Regelstrecke um einen Betriebspunkt?

Accepted Answer

Rückführungslinearisierung

Answer

Modellprädiktive Regelung (MPC)

Answer

Adaptive Regelung

Answer

Fuzzy-Logik-Steuerung

Question 43

Welche Methode der nichtlinearen Regelung verwendet **Fuzzy-Regeln** zur Approximation des Systemverhaltens?

Accepted Answer

Fuzzy-Logik-Steuerung

Answer

Rückführungslinearisierung

Answer

Modellprädiktive Regelung (MPC)

Answer

Adaptive Regelung

Question 44

Welche Aussage über die Modellprädiktive Regelung (MPC) für nichtlineare Systeme ist **richtig**?

Accepted Answer

MPC minimiert einen Kostenfunktional unter Berücksichtigung der zukünftigen Systemdynamik.

Answer

MPC ist nur für Systeme mit geringer Ordnung geeignet.

Answer

MPC erfordert eine vollständige Kenntnis des linearen Systemmodells.