Reglerentwürfe

Reglerentwürfe bezeichnet den Prozess der Entwicklung eines Reglers zur Beeinflussung eines dynamischen Systems, mit dem Ziel, gewünschte Reaktionen zu erreichen und Stabilität zu gewährleisten. Typische Aufgaben sind die Unterdrückung von Störungen, die Minimierung der Abweichung vom Zielverhalten sowie die Erreichung festgelegter Sprung- und Frequenzantworten. Das Feld umfasst sowohl klassische als auch moderne Ansätze.

Systemmodelle spielen eine zentrale Rolle. Modelle werden als Übertragungsfunktionen, Zustandraumdarstellungen oder diskrete Modelle formuliert. Sie dienen der Analyse und der Simulation, der Identifikation unbekannter Parameter und der Validierung gegenüber der realen Anlage.

Entwurfsmethoden gliedern sich grob in zwei Gruppen: klassische Regelung und moderne Regelung. Klassische Reglerarten wie P, PI und PID werden oft durch Ortsregelung (Root-Locus) oder Frequenzmethoden wie Bode- und Nyquist-Diagramme dimensioniert. Moderne Ansätze verwenden Zustandsregler wie Pole-Placement und Linear-Quadratic Regulator (LQR), H-Infinity-Methoden oder Model Predictive Control (MPC). Digitaler Betrieb erfordert in der Regel eine Diskretisierung des Modells und eine entsprechende Abtastzeit.

Die Umsetzung erfolgt durch Tuning, Simulation und Validierung. Parameter werden manuell, durch Tabellen- oder Optimierungsverfahren angepasst. Wichtige Kriterien sind Stabilität, Robustheit gegenüber Modellunsicherheiten und Störungen, sowie Reaktionszeiten, Überschwinger und stationärer Fehler.

Zu den Leistungsfragen gehören auch Bandbreite, Dämpfung, Regelgüte und Störabstand. In der Praxis finden Reglerentwürfe Anwendung in der Prozess- und Fertigungstechnik, in der Robotik, dem Antriebs- und Gebäudebereich sowie in vielen anderen Ingenieurdisziplinen.