EchtzeitSteuerung

Echtzeitsteuerung bezeichnet die automatische Steuerung von Systemen, bei der das zeitliche Verhalten deterministisch sein muss. Reaktionen auf Ereignisse müssen innerhalb festgelegter Fristen erfolgen. Hard real-time erfordert die Einhaltung jeder Deadline, soft real-time toleriert gelegentliche Verzögerungen.

Typische Bausteine sind Sensoren, Aktuatoren, Recheneinheiten, Reglerlogik und Kommunikationsnetze. Betriebsplattformen umfassen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS/PLC), Embedded-Systeme, Industrie-PCs und Real-Time Operating Systems (RTOS).

Gängige Regelungsansätze sind PID-Regler, Zustandsregelung und modellbasierte Verfahren wie Model Predictive Control (MPC). Diskretisierung und Abtasttheorie legen Abtastzeit, Sampling-Perioden und Abtastfehler fest, weshalb zeitliche Konsistenz und deterministisches Verhalten zentral sind.

Wesentliche Aspekte der Planung sind Scheduling, Priorisierung von Aufgaben, Interrupt-Handling, Zykluszeit, Latenz und Jitter. Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen führen zu Redundanz, Fehlererkennung und Normkonformität, beispielsweise IEC 61508 und IEC 61131-3 für SPS.

Anwendungsbereiche umfassen industrielle Fertigung, Robotik, Antriebstechnik, Energie- und Prozesstechnik, Verkehrssysteme und Medizintechnik. Die Entwicklung reicht von frühen Regelkreisen über SPS-Systeme in den 1970er Jahren bis zu modernen RTOS-gestützten Systemen, die komplexe, vernetzte Regelungen in Echtzeit realisieren. Echtzeitsteuerung strebt eine stabile, vorhersehbare Performance in dynamischen Umgebungen an.