Regelungsbereich

Der Regelungsbereich ist ein Begriff aus der Regelungstechnik und bezeichnet den Bereich, in dem ein Regler ein System zuverlässig regeln kann. Er umfasst typischerweise den Zustandsraum und die Eingangs- bzw. Störgrößen, unter denen der gewünschte Referenzwert stabil gehalten oder erreicht werden kann. Praktisch beschreibt der Regelungsbereich, welche Anfangszustände, Störungen und Betriebsbedingungen vom Regler abgedeckt werden.

Formal ausgedrückt kann ein dynamisches System mit ẋ = f(x, u) und Ausgang y = h(x) betrachtet werden. Der Regelungsbereich R ist die Menge von Anfangszuständen x0 (und Störungen) aus denen es mit zulässigen Stellgrößen u(t) möglich ist, x(t) → x* bzw. y(t) → y*, wobei u(t) innerhalb der Beschränkungen U liegt. In linearen Systemen lässt sich der Regelungsbereich oft durch die Stabilitäts- und Reichweitenanalyse bestimmen; bei nichtlinearen Systemen spielen Sättigungen, Verzögerungen und Modellunsicherheiten eine größere Rolle.

Wichtige Einflussfaktoren sind Actuatorgrenzen (Sättigung), Sensor- und Verzögerungseffekte, Nichtlinearitäten sowie äußere Störungen. Wenn der erforderliche Reglerinput außerhalb der Stellgrenzen liegt oder Störungen zu stark sind, geht die Regulation verloren und der Regelungsbereich wird eingeschränkt.

Der Regelungsbereich wird durch Methoden der Regelungsanalyse und -simulation bestimmt, etwa mittels Regions of Attraction, Reichweitenberechnungen oder Zustandsraumanalysen. Er ist eng verbunden mit Begriffen wie Stellbereich, Reglerarchitektur und Systemstabilität und spielt eine zentrale Rolle bei der Auslegung von automatisierten Steuerungen.