Referenzkurven

Referenzkurven, auch Sollkurven genannt, bezeichnen Kurven, die das gewünschte oder angestrebte Verhalten eines Systems beschreiben. Sie legen fest, wie sich eine abhängige Größe in Abhängigkeit von einer unabhängigen Größe verhalten soll—typischerweise Zeit, Raum oder eine Eingangsgröße. Referenzkurven dienen damit sowohl als Zielvorgabe für Regelungs- und Regelungssysteme als auch als Benchmark für Messungen und Analysen.

In der Regel werden Referenzkurven in der Regelungstechnik und Robotik verwendet. Ein System soll der Referenzkurve folgen, z. B. eine Roboterachse entlang einer geplanten Trajektorie bewegen oder eine Fertigungsmaschine eine vorgegebene Geschwindigkeits- oder Wegfolge einhalten. Die Abweichung zwischen Ist-Wert und Referenzwert, der sogenannte Tracking- oder Fehlervektor, bildet die Grundlage für Regelgesetze und Optimierungsprozesse. Referenzkurven können statisch oder dynamisch sein und aus Designvorgaben, Simulationen, Optimierungsprozessen oder Modellvorstellungen abgeleitet werden.

Methoden zur Erzeugung und Nutzung von Referenzkurven umfassen das Festlegen von Spezifikationen, das Glätten von Daten, die Einhaltung von Grenz- und Änderungsraten sowie die Diskretisierung für digitale Systeme. In der Kalibrierung und Validierung dienen Referenzkurven als Baselines oder Standardkurven zur Beurteilung der Messgenauigkeit oder der Modellgüte.

Typische Anwendungsbereiche sind Automatisierung, Fahrzeugtechnik, Robotik, CNC-Bearbeitung sowie Datenanalyse und Visualisierung. Wichtige Aspekte sind Robustheit gegen Störungen, Passung der Kurve an das reale System sowie die Balance zwischen Verfolgungsgenauigkeit und Aufwand für die Regelung.