Fehlerschleifen

Fehlerschleifen bezeichnet in der Regel einen Regelkreis, in dem Störungen oder Messfehler dazu führen, dass der Fehler nicht kompensiert, sondern verstärkt wird. Durch fehlerhafte Rückkopplung kann der Regelkreis instabil werden und zu anhaltenden Schwingungen oder Drift neigen.

Ursachen liegen in fehlerhaften Sensoren, zu hohen Verstärkungen, Verzögerungen, Nichtlinearitäten oder Modellfehlern. Wenn das gemessene Ausgangssignal zur Berechnung des nächsten Stellwerts genutzt wird, kann schon eine geringe Abweichung eine Kette von Korrekturen auslösen, die den ursprünglichen Fehler verschärft.

Typische Folgen sind Oszillationen, Überschwingen, langsame Entkopplung vom gewünschten Zustand oder vollständiger Systemausbruch. In sicherheitskritischen Anwendungen steigt das Risiko von Fehlfunktionen.

Beispiele reichen von Prozesssteuerungen, in denen Temperaturschwankungen durch übermäßige Heiz-/Kühlreaktionen verstärkt werden, bis hin zu Flugregelungen, bei denen Luftfahrtsensorik zu instabilen Regelungen führt, wenn Einschätzungen fehlen oder Verzögerungen auftreten.

Gegenmaßnahmen umfassen Stabilitätsanalysen (Bode- oder Nyquist-Methoden), Begrenzung der Verstärkung, Anti-Windup-Strategien, Filtering, Redundanz, Kalman-Filtering sowie robuste oder adaptive Reglerdesigns, die Unsicherheiten berücksichtigen.

Der Begriff ist eng verbunden mit Rückkopplung, Systemstabilität und Regelungstechnik. Fehlerschleifen werden in der Praxis durch Tests, Modellkorrekturen und Sicherheitsmechanismen minimiert.