Hystereseschleifen bei der proportionalen Druckregelung von

Eine Hystereseschleife zeigt, ob derselbe Druckbefehl nach einer Annäherung von unten ein anderes Messergebnis erzeugt als nach einer Annäherung von oben. Das Ergebnis ist nur aussagekräftig, wenn Eingang, Ausgang, Sweep-Methode, Einschwingregel, Vollbereichsbasis und pneumatische Grenze gemeinsam angegeben werden.

Diese Grenze ist bei einem Zylindersystem die praktische Kernfrage. Ein Diagramm von Befehl zu Reglerdruck prüft eine andere Kette als ein Diagramm von Befehl zu Zylinderkraft oder Position. Letzteres kann Reglerverhalten, Drucksensorfehler, Schlauchverzögerung, Kammerdruck, Dichtungsreibung, Führungsbelastung, Nachgiebigkeit der Mechanik und die Steuerung einschließen.

Wichtigste Erkenntnisse

Messen Sie steigenden und fallenden Ausgang an identischen Eingangspunkten; schätzen Sie die Hysterese nicht anhand der sichtbaren Breite einer beliebigen Schleife.

Verwenden Sie für einen statischen Test eingeschwungene Stufen und für die dynamische Nachführung eine separate zeitbasierte Rampe oder Wellenform.

Zeichnen Sie Befehl, Reglerausgangsdruck, Zylinderkammerdruck sowie Kraft oder Position auf einer gemeinsamen Zeitbasis auf.

Legen Sie Abnahmegrenzen anhand der Spezifikation des konkreten Bauteils und der Prozesstoleranz der Maschine fest, nicht anhand eines universellen Prozentsatzes.

Was misst eine Hystereseschleife tatsächlich?

Bürkert definiert Ventilhysterese als die größte Differenz des fluidischen Ausgangs zwischen auf- und absteigendem Durchlauf des gesamten elektrischen Eingangsbereichs, normiert auf den maximalen fluidischen Ausgang (Bürkert-Übersicht zu Proportionalventilen, abgerufen am 23. Juli 2026). Hysterese ist eine richtungsabhängige Pfadabhängigkeit bei gleichen Eingangswerten und nicht einfach eine Verzögerung oder zufällige Streuung.

Wählen Sie einen Eingang $u$ und einen Ausgang $y$ fest, bevor Sie Daten sammeln. Bei einem Test eines elektropneumatischen Reglers $u$ kann dies ein Befehl von 0–10 V und $y$ der geregelte Ausgangsdruck sein. Bei einem Zylinderkrafttest kann $u$ der elektrische Befehl bleiben, während $y$ zur Kraft der Wägezelle wird. Diese Diagramme beantworten unterschiedliche Fragen.

Der gewählte Ausgang bestimmt außerdem den Nenner für den Vollbereich. Eine Druckspezifikation von 0,5 % FS kann nicht direkt mit einer auf die maximale Wägezellenkraft normierten Kraftschleife oder einer auf den Zylinderhub normierten Positionsschleife verglichen werden. Der Leitfaden zu Leitfaden zu Hysterese und Linearität von Proportionalventilen behandelt Bauteilspezifikationen; dieser Artikel konzentriert sich auf die installierte Kette der Druckregelung.

Hysterese ist die vertikale Ausgangstrennung bei einem übereinstimmenden Eingang, wenn der Befehl auf der horizontalen Achse liegt. Die Kurven sind konzeptionell; das tatsächliche Ergebnis hängt von Gerät, Bereich, Bedingungen und Verfahren ab.

Benennen Sie jede Schleife als geordnetes Paar: Befehl–Druck, Druck–Kraft, Kraft–Weg oder Befehl–Position. Das Wort „Hysterese“ allein verschleiert die Messgrenze und verleitet dazu, ungleiche Prozentsätze zu addieren.

Statische Hysterese und dynamische Verzögerung

ISO 6358-1:2013 definiert Prüfungen des stationären pneumatischen Durchflusses, schließt jedoch Regler mit interner Rückführung und Bauteile wie Zylinder, die Energie mit dem Fluid austauschen, ausdrücklich aus (ISO 6358-1, 2013). Ein Druckschleifentest am Zylinder muss daher seinen statischen oder dynamischen Zweck selbst festlegen, statt eine universelle Rampenrate aus dieser Norm zu übernehmen.

Statische Hysterese ist die richtungsabhängige Trennung, die nach einer dokumentierten Stabilisationsregel bei übereinstimmenden steigenden und fallenden Befehlspegeln bestehen bleibt. Halten Sie den eingeschwungenen Wert auf jeder Stufe fest. Feste Verzögerungen wie 30 Sekunden sind nicht automatisch richtig; die erforderliche Haltezeit hängt von Reglerantwort, nachgeschaltetem Volumen, Leckage, Sensorfilterung und Prozessbewegung ab.

Dynamische Verzögerung ist die zeitabhängige Differenz zwischen Befehl und Messantwort während einer festgelegten Rampe, Dreieckswelle, Sinuswelle oder eines Produktionsprofils. Eine höhere Befehlsrate kann die gezeichnete Schleife vergrößern, weil Füllen, Entlüften, Sensorfilterung, Abtastung der Steuerung, Schlauchdrosselung und Luftkompressibilität eine Phasenverzögerung erzeugen. Der Leitfaden zur Leitfaden zur Regelung der Luftkompressibilität erläutert diesen dynamischen Pfad.

Warum die Tests trennen? Ein Gerät kann eine schmale eingeschwungene Schleife, aber eine breite Schleife bei hoher Geschwindigkeit besitzen, oder langsam auf zwei richtungsabhängige Werte einschwingen. Beides zu einer „Hysterese in Prozent“ zusammenzufassen, verhindert eine nützliche Diagnose.

Prüfung	Primäre Frage	Was muss konstant bleiben?	Ergebnis
Eingeschwungene Treppe	Ändert die Richtung den stationären Ausgang beim gleichen Eingang?	Stufen, Haltekriterium, Versorgung, Last, Temperatur	Maximale Trennung am übereinstimmenden Punkt und Wiederholbarkeit
Zeitbasierte Rampe	Kann die Schleife einer festgelegten Befehlsrate folgen?	Rampenrate, Abtastrate, Filter, Volumen, Last	Richtungsabhängige Trennung über Befehl und Zeit
Produktionsprofil	Erfüllt die Maschine ihre Prozessanforderung?	Rezept, Werkzeug, Nutzlast, Ausrichtung, Versorgung	Kraft, Druck, Position, Überschwingen, Einschwingen, Zyklusergebnis

Auch bei der Schleifenfläche ist Vorsicht geboten. Die Fläche in einem Spannungs-Druck-Diagramm hat Einheiten wie Volt-Bar und ist keine pneumatische Energie. Behandeln Sie sie als Kurvenbeschreibung, sofern die Achsen kein arbeitskonjugiertes Paar bilden und die Normierung definiert ist.

Ein wiederholbarer Hystereseprüfablauf für Zylinder

ISO 4414:2010 behandelt Sicherheit und vorhersehbaren Betrieb bei Installation, Einstellung, Nutzung und Wartung pneumatischer Systeme, während eine Änderung von ISO 6358-1 aus dem Jahr 2026 ausdrücklich die Messunsicherheit behandelt (ISO 4414, 2010; ISO 6358-1 Amendment 2, 2026). Eine brauchbare Hystereseprüfung braucht sowohl kontrollierte Gefährdungen als auch einen rückverfolgbaren Messplan.

Sichern Sie die Last und legen Sie das sichere Verhalten bei Strom-, Signal- und Druckluftausfall fest, bevor Sie den gesamten Bereich durchfahren. Ein Druckbefehl kann den Zylinder nach dem Losbrechen der Reibung unerwartet bewegen. Verlassen Sie sich nicht allein auf einen SPS-Stopp, wenn gespeicherte pneumatische Energie den Mechanismus weiterhin bewegen kann.

Dokumentieren Sie die folgende Prüfkonfiguration:

vollständiges Regler- oder Ventilmodell, Firmware, Befehlsart und Druckbereich;
während der Prüfung gemessener Eingangsdruck, nicht nur die Einstellung des vorgeschalteten Reglers;
Länge und Innendurchmesser der nachgeschalteten Schläuche, Fittings, Schalldämpfer und Kammervolumen;
Zylinderbohrung, gegebenenfalls Stangendurchmesser, Hub, Ausrichtung, Führung, Nutzlast und mechanische Rückhaltung;
Bereich, Einbauort, Kalibrierstatus, Genauigkeit, Hysterese, Filter und Abtastrate des Drucksensors;
Bereich, Montage, Kalibrierstatus und Abtastrate der Kraftmessdose oder des Positionssensors;
Luft- und Umgebungstemperatur, Luftqualitätszustand und gegebenenfalls Schmierzustand;
Befehlspegel, Annäherungsrichtung, Halte- oder Rampenregel, Wiederholungen und Abnahmeberechnung.

Verwenden Sie gemeinsame Zeitstempel für alle Kanäle. Ein separater SPS-Trend und das Protokoll eines Handmessgeräts können nicht zuverlässig zeigen, welches Ereignis zuerst auftrat. Zeitlich ausgerichtete Spuren zeigen, ob sich der Reglerdruck änderte, die Zylinderkammer folgte und die Last schließlich bewegte.

Wählen Sie für einen statischen Test genügend übereinstimmende Punkte, um die Kurve sichtbar zu machen, ohne eine universelle Schrittweite zu behaupten. Fahren Sie den unteren Endpunkt aus derselben Vorbehandlung an, durchlaufen Sie die gesamte steigende Folge, halten oder konditionieren Sie den oberen Endpunkt wie festgelegt und kehren Sie anschließend über dieselben Befehlspunkte zurück. Wiederholen Sie vollständige Schleifen, um Hysterese von gleichgerichteter Wiederholbarkeit zu trennen.

Die Leistungsfähigkeit der Messmittel gehört in die Abnahmeregel. Liegt die erwartete Trennung nahe an Messumformerunsicherheit, Rauschen, Quantisierung oder Versorgungsdrift, verwenden Sie ein Schutzband oder verbessern Sie das Messsystem. Mehr Dezimalstellen zu melden verbessert den Nachweis nicht.

Wie wird die maximale Druckhysterese berechnet?

SMC gibt für seine elektropneumatische Reglerfamilie ITV eine Hysterese von höchstens 0,5 % FS an und weist Linearität, Wiederholbarkeit und Empfindlichkeit getrennt aus (SMC-Webkatalog für ITV-Regler, abgerufen am 23. Juli 2026). Verwenden Sie dieselbe Trennung: Berechnen Sie die Hysterese aus übereinstimmenden steigenden und fallenden Drücken und melden Sie andere Fehlerterme unabhängig.

Sei $u$ der elektrische Befehl, $p_{\uparrow}(u)$ der eingeschwungene Druck auf dem steigenden Pfad, $p_{\downarrow}(u)$ der eingeschwungene Druck auf dem fallenden Pfad und $p_{\mathrm{span}}$ die angegebene Druckspanne. Die normierte maximale Druckhysterese beträgt:

H_p = \frac{\max_u \left|p_{\uparrow}(u)-p_{\downarrow}(u)\right|}{p_{\mathrm{span}}}\times 100\%

$H_p$ ist die Druckhysterese als Prozentsatz der angegebenen Spanne. Zähler und Nenner müssen dieselben Druckeinheiten verwenden. Geben Sie an, ob der Druck relativ oder absolut ist, und definieren Sie $p_{\mathrm{span}}$ numerisch. Ist der geregelte Bereich nicht nullbasiert, verwenden Sie $p_{\mathrm{span}} = p_{\max}-p_{\min}$ anstatt stillschweigend durch den oberen Endwert zu teilen.

Geben Sie außerdem die absolute maximale Trennung an:

\Delta p_{\max} = \max_u \left|p_{\uparrow}(u)-p_{\downarrow}(u)\right|

$\Delta p_{\max}$ ist in einem Maschinenfehlerbudget oft nützlicher, weil sie mit dem zulässigen Druckband verglichen werden kann. Halten Sie den Befehl fest, bei dem sie auftritt. Ein einzelner Prozentsatz ohne seine Druckspanne lässt sich nicht in eine Prozessfolge zurückrechnen.

Verwenden Sie keine horizontale Kurvenbreite, wenn der Befehl auf der horizontalen Achse und der Druck auf der vertikalen Achse liegt. Die horizontale Trennung beantwortet eine andere inverse Frage: Wie groß muss die Befehlsdifferenz sein, um aus entgegengesetzten Richtungen denselben Ausgang zu erhalten? Beides kann berechnet werden, braucht aber unterschiedliche Bezeichnungen und Nenner.

Welche Signale trennen Reglerfehler von Zylinderfehlern?

Eine Studie an einem einfachwirkenden Zylinder aus dem Jahr 2025 zeichnete Ventilbefehl, Betätigungsdruck, Weg, Bewegungszustand und gemessene Kraft auf; die Belastungs- und Entlastungskurven verschoben sich mit dem Weg (Forschungsartikel in Actuators, 2025). Diese Messkette zeigt, warum eine einzige Befehl-Kraft-Schleife nicht bestimmen kann, welches Bauteil die beobachtete Trennung verursacht hat.

Erfassen Sie mindestens vier ausgerichtete Signale, wenn die Prozessgröße Kraft oder Position ist:

Befehl $u$ : an den Regler oder das Ventil gelieferter Wert, möglichst mit tatsächlichem Analogstrom oder analoger Spannung, wenn verfügbar.
Reglerausgangsdruck $p_r$ : nahe am Regler gemessen, um dessen Verhalten zwischen Befehl und Druck zu bewerten.
Zylinderkammerdruck $p_c$ : nahe an der Arbeitskammer gemessen, um Schlauch, Fittings, Abluftdrosselung und nachgeschaltetes Volumen sichtbar zu machen.
Prozessausgang: Kraft der Wägezelle $F$ oder Position $x$ am Abnahmepunkt der Maschine.

Synchronisierte Zwischenmessungen verwandeln eine unerklärte Systemschleife in drei prüfbare Beziehungen. Der Sensorstandort ist Teil jeder Beziehung.

Interpretieren Sie die Paare in dieser Reihenfolge:

Beobachtete Trennung	Wahrscheinliche Grenze	Prüfungen vor einem Hardwaretausch
Befehl zu Reglerdruck	Regler, Befehlselektronik, interner Sensor oder Versorgungszustand	Tatsächliches Eingangssignal, exakte Modellspezifikation, Eingangsdruck, Abluft, Einstellungen, Temperatur
Reglerdruck zu Kammerdruck	Pneumatischer Pfad oder dynamische Prüfmethode	Schlauchinnendurchmesser und -länge, Fittings, Schalldämpfer, Rückschlagventile, Leckage, Kammervolumen, Rampenrate
Kammerdruck zu Kraft	Zylinder und Mechanik	Dichtungsreibung, Seitenlast, Führungsausrichtung, Gegendruck, Übersetzungsverhältnis, Nachgiebigkeit und Montage der Kraftmessdose
Kammerdruck zu Position	Vollständige Bewegungsachse	Nettokraft, Nutzlast, Reibung, Dämpfungen, Anschläge, Encodermontage, Steuerung und Annäherungsrichtung

Druck allein bestimmt die Zylinderkraft nicht. Für einen doppeltwirkenden Zylinder gilt eine nützliche Kraftbilanz:

F = p_A A_A - p_B A_B - F_f - F_{\mathrm{ext}}

$p_A$ und $p_B$ sind Kammerdrücke, $A_A$ und $A_B$ sind ihre wirksamen Kolbenflächen, $F_f$ ist der vorzeichenbehaftete Reibungsanteil, und $F_{\mathrm{ext}}$ steht für die äußere Gegenlast in der gewählten Richtung. Der Leitfaden zur Leitfaden zur Kraft aus der Druckdifferenz erläutert die Flächenterme.

Die erste Beziehung, in der eine richtungsabhängige Trennung entsteht, ist diagnostisch aussagekräftiger als die breiteste Endschleife. Wenn Befehl zu Druck eng bleibt, aber Druck zu Kraft aufgeht, wird ein Austausch des Proportionalreglers die mechanische Pfadabhängigkeit wahrscheinlich nicht beseitigen.

Wie lassen sich Reibung, Verzögerung und Sensoreffekte unterscheiden?

Experimentelle Arbeiten an Pneumatikzylindern fanden ein nichtlineares Verhalten vor dem Gleiten und eine Reibungskraft-Weg-Schleife, deren Größe sich mit dem Kammerdruck änderte (Bo et al., 2014). Reibung ist daher eine plausible Quelle auf Zylinderebene, aber die Form einer Schleife beweist nicht, dass die Dichtung verantwortlich ist.

Verwenden Sie kontrollierte Änderungen statt visueller Vermutungen:

Befehlstempo konstant halten und die Haltezeit ändern. Wenn die Trennung kleiner wird, sobald der Ausgang einschwingen darf, ist eine dynamische Verzögerung oder Filterung beteiligt. Ein verbleibender eingeschwungener Abstand weist auf statische Pfadabhängigkeit hin.
Kammersensor versetzen. Eine große Differenz zwischen Regleranschluss- und Zylinderanschlussdruck unter Durchfluss weist auf den pneumatischen Pfad hin und nicht automatisch auf Reglerhysterese.
Wiederholen Sie den Versuch, wenn sicher möglich, ohne Zylinderbewegung. Eine Reglerschleife mit festem nachgeschaltetem Volumen hilft, Reglerverhalten von bewegten Dichtungen und der Mechanik zu trennen.
Kraft bei fester Position vergleichen. Wenn sich die Druck-Kraft-Trennung mit der Position ändert, können Führungsbelastung, Dichtungsverformung, Gestängegeometrie oder strukturelle Nachgiebigkeit beteiligt sein.
Mechanische Last umkehren und die Druckfolge beibehalten. Eine verschobene Kraft- oder Positionsschleife kann Schwerkraft, Seitenlast, Spiel oder asymmetrische Rückhaltung sichtbar machen.
Unabhängiges Druckmessgerät verwenden. Die Übereinstimmung zweier Sensoren verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Sensorhysterese, Messbereich, Filterung oder Montage fälschlich als Reglerfehler interpretiert wird.
Bei festgelegten Temperaturen und Versorgungsdrücken wiederholen. Melden Sie die konkreten Bedingungen, statt eine allgemeine saisonale Korrektur anzuwenden.

Totzone erfordert eine separate Prüfung. Sie fragt, wie weit sich der Eingang nach einer Umkehr ändern muss, bevor eine festgelegte Ausgangsantwort eintritt. Hysterese vergleicht zwei Ausgänge beim gleichen Eingang. Lesen Sie den Leitfaden zur Leitfaden zur Totzone von Proportionalventilen bevor Sie beide Effekte mit einem Prozentsatz belegen.

Unregelmäßige Schleifen verdienen eine Prüfung der Rohspuren. Sättigung, Befehlsbegrenzung, Druckwelligkeit, Sensorquantisierung, lose Verdrahtung, mechanische Stöße und Zyklusdrift können Formen erzeugen, die weder stabile Hysterese noch wiederholbare dynamische Antwort sind.

Welche Hysteresegrenze ist akzeptabel?

SMC spezifiziert für eine ITV-Familie höchstens 0,5 % FS, während Festo für eine VPPM-Konfiguration 0,5 % FS Hysterese und 1,25 % FS Gesamtgenauigkeit angibt (SMC ITV, abgerufen am 23. Juli 2026; Festo VPPM, abgerufen am 23. Juli 2026). Dies sind modellspezifische Bauteilbeispiele und keine universellen Grenzwerte für Zylindersysteme.

Bauen Sie zwei Abnahmeschichten auf:

Bauteilkonformität: Vergleichen Sie den Regler mit der exakten Definition im Datenblatt, dem Druckbereich, der Versorgungsbedingung, der Ausgangsgröße und der Prüfmethode. Ersetzen Sie den Prozentsatz einer anderen Baureihe nicht durch diesen Wert.
Maschinenabnahme: Definieren Sie die zulässige Druck-, Kraft- oder Positionsdifferenz unter Produktionslast, Richtung, Geschwindigkeit, Temperatur und Versorgung.

Überführen Sie die Prozesstoleranz in die gemessene Ausgangseinheit. Wenn der Prozess ein festgelegtes Kraftband erlaubt, prüfen Sie die Kraft am Prozessbezugspunkt mit dem echten Werkzeug. Wird nur Druck gemessen, dokumentieren Sie die validierte Beziehung zwischen Druck und Kraft einschließlich Reibung, Gegendruck, Geometrie und Unsicherheitsanteilen. Der Leitfaden zum Leitfaden zum proportionalen Druckregler erläutert, warum Reglerdruck nicht automatisch Prozesskraft ist.

Ein Fehlerbudget sollte Beiträge getrennt halten, bis die Kombinationsregel begründet ist:

Beitrag	Beispiel für Abnahmenachweis
Reglerhysterese	Herstellergrenze oder Wareneingangsprüfung mit demselben definierten Ausgang und Bereich
Drucksensor	Daten zu Kalibrierung, Hysterese, Wiederholbarkeit, Messbereich, Temperatur und Unsicherheit
Pneumatischer Pfad	Dynamische Druckdifferenz zwischen Regler und Kammer unter dem festgelegten Profil
Zylinder und Mechanik	Bidirektionale Kraft- oder Positionsmessungen bei angegebener Last und Position
Steuerung	Aufzeichnung von Nachführung, Überschwingen, Einschwingen, Sättigung und Fehlerreaktion

Addieren Sie nicht alle maximalen Prozentsätze, als würden sie mit demselben Vorzeichen und Nenner gleichzeitig auftreten. Eine konservative Grenze kann Worst-Case-Addition, Wurzel-Summe-Quadrat, gemessene kombinierte Leistung oder eine andere dokumentierte Methode verwenden. Das Entwicklungsteam muss angeben, welches Modell zu Risiko und Nachweisen passt.

Wie wird Hysterese korrigiert?

In einem Experiment mit einem einfachwirkenden Zylinder aus dem Jahr 2025 verringerte Befehlsglättung bei diesem Prüfstand Überschwingen und stationären Fehler, verlängerte jedoch mit zunehmender Glättung die Einschwingzeit (Actuators, 2025). Das Ergebnis veranschaulicht eine allgemeine Inbetriebnahmelehre: Eine Korrektur kann eine Kennzahl verbessern und eine andere verschlechtern. Daher muss die Kompensation auf die Fehlerbeseitigung und eine vollständige Prüfung der geschlossenen Schleife folgen.

Gehen Sie in dieser Reihenfolge vor:

Messung verifizieren. Kalibrierung, Bereiche, Zeitstempel, Filter, Einheiten, Befehlsskalierung und den Nenner des Vollbereichs prüfen.
Physische Fehler beseitigen. Verschmutzung, blockierte Abluft, instabilen Versorgungsdruck, beschädigte Dichtungen, Seitenlast, Fehlausrichtung, lose Kupplungen und ungeeignete Sensormontage korrigieren.
Prüfgrenze stabilisieren. Volumen, Schlauchgeometrie, Last, Position, Temperatur, Sweep-Methode und Vorbehandlung festlegen.
Beide Richtungen charakterisieren. Wiederholte steigende und fallende Kurven speichern, nicht nur einen maximalen Prozentsatz.
Dokumentierte Geräteeinstellungen anwenden. Nur freigegebene Verstärkungs-, Antwort-, Dither-, PWM- oder Filtereinstellungen für die ausgewählte Hardware verwenden.
Richtungsabhängige Kompensation bei Bedarf ergänzen. Eine Kennwerttabelle oder Vorsteuerung muss die Annäherungsrichtung enthalten, wenn eine Kurve nicht beide Pfade abbilden kann.
Rückkopplung schützen. Ausgangsgrenzen und Anti-Windup anwenden und anschließend mit der tatsächlichen pneumatischen Verzögerung und mechanischen Last neu abstimmen.
Produktionsbedingungen erneut validieren. Kraft oder Position prüfen, nicht nur Reglerdruck, wenn dies die Abnahmegröße ist.

Rückkopplung in der Steuerung kann den Nachführfehler verringern, beseitigt aber nicht die zugrunde liegende Bauteil- oder Mechanikkennlinie. Höhere Verstärkung kann stattdessen zu Schwingen führen, wenn Verzögerung, Reibung, Sättigung oder Totzone eine glatte Korrektur verhindern. Verwenden Sie den Leitfaden zur Leitfaden zur PID-Abstimmung von Proportionalventilen nachdem statische und dynamische Grenzen gemessen wurden.

Eine Kompensationstabelle sollte ein gesundes, wiederholbares System abbilden. Ändert sich die Kurve nach Reinigung, Aufwärmen, Lastumkehr oder Wartung wesentlich, nimmt die Tabelle eine unkontrollierte Bedingung auf, statt eine stabile Kennlinie zu korrigieren.

FAQs zur Hysterese bei proportionalem Druck

SMC und Festo veröffentlichen für bestimmte elektropneumatische Reglerfamilien beide 0,5 % FS Hysterese, halten Hysterese in ihrer Dokumentation jedoch von anderen Genauigkeitsbegriffen getrennt (SMC ITV; Festo VPPM, abgerufen am 23. Juli 2026). Diese Fragen erklären, wie diese Messgrenze in einem vollständigen Zylindersystem erhalten bleibt.

Ist eine breitere dynamische Schleife immer ein Nachweis für mehr statische Hysterese?

Nein. Eine schnellere Rampe kann eine Befehl-Druck- oder Befehl-Kraft-Schleife durch Füll- und Abluftverzögerung, Schlauchdrosselung, Kammervolumen, Filterung, Abtastung und mechanische Bewegung verbreitern. Wiederholen Sie die Prüfung als eingeschwungene Treppe. Melden Sie die verbleibende Trennung am übereinstimmenden Punkt als statische Hysterese und führen Sie die geschwindigkeitsabhängige Schleife als separates dynamisches Ergebnis.

Sollte Hysterese am Regler oder am Zylinder gemessen werden?

Messen Sie beides, wenn die Maschinenvariable relevant ist. Ein Sensor nahe am Regler prüft dessen lokale Beziehung zwischen Ausgangsdruck und Befehl. Ein Sensor nahe am Zylinder umfasst den verbindenden pneumatischen Pfad. Der Vergleich synchronisierter Messwerte zeigt, ob die Trennung vor oder nach Schläuchen, Fittings, Ventilen und Kammervolumen entsteht. Geben Sie den Sensorstandort immer mit dem Ergebnis an.

Kann Druckhysterese direkt in einen Zylinderkraftfehler umgerechnet werden?

Nicht ohne ein validiertes Kraftmodell. Die Nettokraft des Zylinders hängt von beiden Kammerdrücken, ihren wirksamen Flächen, der vorzeichenbehafteten Reibung, der äußeren Last, Gestängegeometrie und Position ab. Verwenden Sie eine Kraftmessdose am Prozessbezugspunkt, wenn Kraft die Abnahmegröße ist. Druckbasierte Kraft bleibt eine Schätzung, solange diese zusätzlichen Größen und Unsicherheiten nicht kontrolliert sind.

Kann ein PID-Regler Hysterese beseitigen?

Rückkopplung kann den gemessenen Nachführfehler innerhalb der verfügbaren Stellgröße und Bandbreite verringern, beseitigt aber weder Ventilreibung, Sensorhysterese, Dichtungsverhalten noch Spiel. Zu starke Integralwirkung kann sich aufbauen, während der Ausgang inaktiv ist, und anschließend überschwingen. Charakterisieren Sie beide Richtungen, korrigieren Sie physische Fehler, wenden Sie Anti-Windup an und prüfen Sie das Produktionsprofil erneut.

Wie oft sollte eine Hysterese-Basislinie erneut geprüft werden?

Verwenden Sie ein risikobasiertes Intervall, das an Prozessfähigkeit, Wartung, Verschmutzungsbelastung, Temperaturbereich und beobachtete Drift gekoppelt ist. Erstellen Sie nach der Inbetriebnahme eine Basislinie und wiederholen Sie sie nach Änderungen an Regler, Sensor, Zylinder, Dichtung, Schlauch, Firmware oder Steuerung. Trendieren Sie Rohkurven und Prüfbedingungen; ein universelles Quartalsintervall oder eine feste prozentuale Zunahme ist nicht belastbar.

Quellen und technische Referenzen

Der Artikel verwendet acht Quellen von Herstellern, aus Normen und aus experimentellen Arbeiten. Produktwerte bleiben an die genannte Familie gebunden und werden nicht als universelle Abnahmegrenzen für Pneumatikzylinder dargestellt.

Bürkert, Produktübersicht proportionale Ventile, Definitionen von Hysterese, Empfindlichkeit, Linearität und Wiederholbarkeit. Abgerufen am 23. Juli 2026.
SMC, Webkatalog elektropneumatischer ITV-Regler, Hysterese, Linearität, Wiederholbarkeit und Empfindlichkeit der Modellfamilie. Abgerufen am 23. Juli 2026.
Festo, proportionaler Druckregler VPPM, modellspezifische Hysterese, Linearität, Reproduzierbarkeit und Gesamtgenauigkeit. Abgerufen am 23. Juli 2026.
ISO 6358-1:2013, Geltungsbereich, stationäres Verfahren sowie Ausschlüsse für Regler und Zylinder. Abgerufen am 23. Juli 2026.
ISO 6358-1:2013/Amd 2:2026, Bewertung der Messunsicherheit. Abgerufen am 23. Juli 2026.
ISO 4414:2010, allgemeine Regeln und Sicherheitsanforderungen für Pneumatiksysteme und -bauteile. Abgerufen am 23. Juli 2026.
Bo et al., Experimentelle Untersuchung des Reibungsverhaltens im Vorsliding-Bereich eines Pneumatikzylinders, experimentelle Nachweise zu Druck, Weg und Reibungsschleife, 2014. Abgerufen am 23. Juli 2026.
Datenbasierte Vorsteuerung der Kraftregelung eines einfachwirkenden Pneumatikzylinders mit nichtlinearer Hysteresecharakteristik, synchronisierte Messungen von Befehl, Druck, Weg und Kraft, 2025. Abgerufen am 23. Juli 2026.

Hystereseschleifen bei der proportionalen Druckregelung von Zylindern

Eric Zhou