LeadLagKomponenten

LeadLagKomponenten bezeichnet in der Regelungstechnik Netzwerke, die den Frequenzgang eines Reglers gezielt formen, um Stabilität und Dynamik zu beeinflussen. Sie kombinieren typischerweise einen Lead- und einen Lag-Abschnitt, sodass sowohl Phasenvorsprung als auch Phasenverzögerung in definierten Frequenzbereichen erzielt werden können. In der Standardform lässt sich eine LeadLagKomponente durch eine Übertragungsfunktion C(s) = K (τs + 1)/(α τ s + 1) beschreiben, mit τ > 0 und α > 0. Für Lead-Verhalten wählt man 0 < α < 1, wodurch die Nullstelle näher am Ursprung liegt als der Pol, was zu einem positiven Phasenvorsprung in einem mittleren Frequenzbereich führt. Für Lag-Verhalten gilt α > 1, wodurch der Pol näher am Ursprung liegt als die Nullstelle und eine Phasenverzögerung erzeugt wird. Durch geeignete Wahl von τ und α oder durch Kombination mehrerer solcher Abschnitte lässt sich eine LeadLagKomponente mit zielgerichteter Phasen- und Gain-Anpassung realisieren.

Anwendung und Implementierung: LeadLagKomponenten werden sowohl in analogen als auch in digitalen Regelkreisen eingesetzt. Sie lassen sich als RC- oder RLC-Netzwerke mit Operationsverstärkern realisieren oder als digitale IIR-Filter implementieren. Typische Einsatzgebiete reichen von Prozesssteuerung über Robotik bis hin zu Traktions- und Leistungselektronik, wo der Kompromiss zwischen schneller Reaktion, Stabilität und Störunterdrückung berücksichtigt wird.

Vorteile und Designhinweise: Sie ermöglichen feine Abstimmung von Phasenmargin und Verstärkung, tragen zur Reduktion von Überschwingern bei, erhöhen aber auch Komplexität und Empfindlichkeit gegenüber Rauschen. Eine sorgfältige Parameterwahl sowie Simulationstests sind empfohlen.