Reglerauslegung

Reglerauslegung bezeichnet in der Regelungstechnik den Prozess der Bestimmung der Struktur (Reglerarchitektur) und der Parameter eines Reglers, um das dynamische Verhalten eines Regelkreises zu erreichen. Ziel ist eine stabile, genaue und robuste Stellgröße unter Berücksichtigung von Modellunsicherheiten, Störungen und Randbedingungen.

Typischer Ablauf: Modellierung der Regelstrecke (Experiment, Systemidentifikation oder Literatur), Festlegung von Anforderungen (Übergangs- und Gleichgewichtsdähigkeit, Störunterdrückung, maximale Stellgröße, Robustheit), Auswahl einer Reglerarchitektur (PID, Zustandsregelung, Modellprädiktive Regelung etc.), Bestimmung der Reglerparameter (analytisch, heuristisch wie Ziegler-Nichols, optimierend), Validierung über Simulation und Experimente, Implementierung und Feinabstimmung.

Gängige Reglerarchitekturen: PID-Regler mit Parameter-Tuning; PI/PD-Varianten; Zustandsregelung mit Vollständigem Zustandsfeedback; Modellprädiktive Regelung (MPC) für Mehrgrößensysteme; robuste oder adaptive Regleransätze; ggf. Regelung in der digitalen Umsetzung.

Wichtige Kriterien sind Stabilität, Dynamik (Anstiegszeit, Überschwingen, Einschwingverhalten), Genauigkeit (Stellfehler, Regeldifferenzen), Störunterdrückung, Betriebsgrenzen (Sättigung) und Robustheit gegenüber Modellfehlern. Ingenieure verwenden Diagramme wie Bode- oder Nyquist-Plots und Verfahren wie Frequenzgang- oder Zustandsraummethoden.

Anwendungsgebiete umfassen Prozess- und Verfahrenstechnik, Regelung von Antrieben, Thermik, Gebäudeautomation, Robotik und industrielle Automatisierung. Die Reglerauslegung ist oft eng mit Systemidentifikation und Validierung verknüpft und berücksichtigt Normen, Sicherheits- und Betriebsgrenzen.