Reglerkette

Eine Reglerkette, oft auch Regelkreis genannt, beschreibt den Aufbau eines Regelungssystems, das eine Regelgröße trotz Störungen auf einen gewünschten Sollwert führt. Typische Bausteine sind das Messglied, der Regler, das Stellglied und die Regelstrecke (Prozess). Über die Rückführung des gemessenen Istwerts wird der Fehler berechnet, woraufhin der Regler eine geeignete Stellgröße erzeugt.

Der typische Ablauf ist: Sollwert w wird mit dem gemessenen Istwert y verglichen, der Fehler e = w - y entsteht. Der Regler berechnet daraufhin eine Stellgröße u, das Stellglied wandelt sie in eine Aktion um, die die Regelstrecke beeinflusst. Der resultierende Istwert wird gemessen und an die Rückführung zurückgeführt.

Häufige Reglerarten sind Proportionalregler (P), Proportional-Integralregler (PI) und Proportional-Integral-Derivativregler (PID). In der Praxis handelt es sich meist um eine geschlossene Reglerkette (Rückführung vorhanden); offene Reglerketten kommen selten vor. Reglerketten können analog oder digital umgesetzt werden, linear oder nicht linear.

Die Auslegung richtet sich nach Stabilität und Reaktionsverhalten. Zu große Verstärkung oder Verzögerungen können zu Instabilität oder Überschwingen führen. Typische Zielgrößen sind Anstiegszeit, Überschwingen, Einschwingzeit und Stellgröße. Praktische Methoden zur Abstimmung sind Ziegler-Nichols, Cohen-Coon oder softwaregestützte Optimierung.

Anwendungsbeispiele finden sich in der Prozess- und Fertigungstechnik, Thermik, Robotik sowie in Automatisierungssystemen jeder Größenordnung.