Anregungssignal

Anregungssignal, auch Stimulus oder excitation signal genannt, bezeichnet in der Signalverarbeitung, der Systemidentifikation und verwandten Bereichen ein Eingangssignal, das ein dynamisches System perturbiert. Ziel ist es, die Reaktion des Systems zu messen, um daraus Eigenschaften wie Impulsantwort, Transferfunktion oder Frequenzgang abzuleiten. Das Anregungssignal wird so gewählt, dass es die relevanten Dynamiken des Systems abdeckt und innerhalb des linearen Betriebsbereichs bleibt, sofern eine lineare Modellierung angestrebt wird.

Typische Formen eines Anregungssignals sind Impuls, Sprung (Step), sinusförmige Signale, Rauschen (z. B. weißes oder pinkes Rauschen) sowie pseudorandom sequences wie PRBS (Pseudozufallsfolgen) oder Sweep-/Chirp-Signale. In der Praxis werden oft Kombinationen oder modifizierte Signale verwendet, um eine möglichst robuste Schätzung der Systemparameter zu ermöglichen. Die Wahl des Signals richtet sich nach dem zu untersuchenden System, dem gewünschten Frequenzspektrum und der Messpraxis.

Anwendung und Zweck liegen in der Systemidentifikation, der Charakterisierung von mechanischen, elektrischen oder biologischen Systemen bis hin zur Optimierung von Regelungen in Robotik oder Akustik. Das Anregungssignal bestimmt maßgeblich die Qualität der Schätzung, die Messdauer und die Empfindlichkeit gegenüber Rauschen. Neben der Messung wird häufig Synchronisation, Fensterung und geeignete Rauschunterdrückung eingesetzt, um belastbare Ergebnisse zu erhalten. Der Begriff spiegelt allgemein die Funktion wider, ein System durch eine stimulierende Eingabe zu aktivieren und seine Reaktion zu beobachten.