Regelsysteme

Regelsysteme sind Systeme, die den Verlauf eines Prozesses durch Rückkopplung steuern. Ziel ist es, einen vorgegebenen Sollwert zu halten oder zu verfolgen, indem Abweichungen zwischen Soll- und Istwert gemessen und in eine Stellgröße überführt werden, die den Prozess beeinflusst. Typisch handelt es sich um geschlossene Regelkreise, bei denen der aktuelle Prozesswert ständig mit dem gewünschten Wert verglichen wird.

Typische Komponenten eines Regelsystems sind die Regelstrecke (der zu regelnde Prozess), der Regler, Sensoren zur Messung des Istwerts und Stellglieder, die die Stellgröße setzen. Das Signalflussbild erfolgt oft über negatives Feedback: Die Abweichung wird genutzt, um Änderungen an der Stellgröße hervorzurufen, die wiederum den Prozess zurück in den Zielzustand führen sollen. Modelle des Prozesses dienen der Vorhersage und Optimierung des Verhaltens.

Bekannte Reglerklassen umfassen Proportional-, Integral- und Differentialregler (P, PI, PID) sowie komplexere Reglerarten wie adaptive, robuste oder nichtlineare Regler. In der Praxis werden Discrete- oder digitale Regler eingesetzt. Design- und Analysewerkzeuge befassen sich mit Stabilität, Regeleigenschaften und Robustheit gegenüber Störungen und Modellunzulänglichkeiten. Typische Kennwerte zur Beurteilung sind Ansprechzeit, Überschwingen, Stellgröße und stationärer Fehler.

Anwendungen finden sich in der Industrieautomation, Prozess- und Fahrzeugtechnik, HVAC-Systemen, Robotik sowie in der digitalen Regelung von Netzsystemen. In der Biologie wird der Begriff Regelsysteme manchmal für Homöostase-Mechanismen wie Temperatur- oder Blutzuckerkontrolle verwendet, die ebenfalls durch Regelprinzipien arbeiten.