Totzeit (Regelungstechnik)

Als Totzeit (auch Laufzeit oder Transportzeit genannt) wird in der Regelungstechnik die Zeitspanne zwischen der Signaländerung am Systemeingang und der Signalantwort am Systemausgang einer Regelstrecke bezeichnet. Jede Änderung des Eingangssignals ruft eine um die Totzeit verzögerte Änderung des Ausgangssignals hervor. Ein System mit Totzeit ohne zusätzliches Zeitverhalten wird auch als Totzeitglied bezeichnet.

Totzeitglieder lassen sich nicht mit gewöhnlichen Differentialgleichungen, sondern nur über das Frequenzverhalten als transzendente Funktionen (nicht algebraisch) beschreiben. Damit erschweren sie die Parametrierung eines Reglers im Regelkreis, weil sich transzendente Funktionen nicht mit gebrochen rationalen Funktionen eines Übertragungssystems zur algebraischen Berechnung kombinieren lassen. Es kann deshalb sinnvoll sein, je nach verwendeter Programmiersprache Totzeitmodelle zu bestimmen, die näherungsweise als gebrochen rationale Funktionen geschrieben werden können.

Die Untersuchung des Frequenzverhaltens von unterschiedlichen linearen Übertragungssystemen mit einem Totzeitglied bei Anwendung des Bode-Diagramms oder der Ortskurve des Frequenzgangs am aufgeschnittenen Regelkreis dient

• der Erkennung der Stabilität des geschlossenen Regelkreises,
• der Systemanalyse von linearen dynamischen Übertragungsgliedern G(s) und Totzeitverhalten.

Die Darstellung des Übertragungsverhaltens im Zeitbereich von Totzeitgliedern in Verbindung mit linearen und nichtlinearen Übertragungsgliedern im Regelkreis kann zu einem vernünftigen Berechnungsaufwand nur mit der numerischen Mathematik erreicht werden. Dabei werden in Abhängigkeit von einem gegebenen Eingangssignal Wertefolgen im zeitdiskreten Abstand ${\displaystyle \Delta t}$ berechnet. In einer Grafik lässt sich so ein geschlossenes Zeitverhalten für die Ausgangsgröße ${\displaystyle y(t)}$ und interessierende Zwischengrößen darstellen.