Reglerschleifen

Reglerschleifen, auch als Regelkreise bezeichnet, sind geschlossene Regelsysteme der Automatisierungs- und Regelungstechnik. Sie dienen dazu, eine Prozessgröße, die Regelgröße, durch Rückführung des gemessenen Ist-Werts auf den Regler konstant auf einen gewünschten Sollwert einzustellen und Störungen zu kompensieren.

Aufbau und Funktionsweise: Typischerweise besteht eine Reglerschleife aus einem Sensor, der die aktuelle Regelgröße misst, einem Regler, der den Fehler zwischen Sollwert und Ist-Wert ermittelt, und einem Stellglied, das eine Stellgröße auf den Prozess ausgibt. Das Stellglied wirkt auf den Prozess ein, der sich daraufhin verändert und dem Sensor zurückgemeldet wird. Der Regler erzeugt je nach Typ eine Steuergröße, die den Prozess beeinflusst. Die Rückführung ermöglicht es, Störungen zu identifizieren und die Zielgröße zu halten oder zu verfolgen.

Reglerarten und Design: In vielen Anwendungen kommt der universelle PID-Regler (P, I, D) zum Einsatz, oft in Kombination mit Vorwärts- oder Rückführungstechniken. Die Parameter eines Reglers müssen so gewählt werden, dass Stabilität, ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit und akzeptable Genauigkeit erreicht werden. Typische Abstimmungsverfahren sind unter anderem das Ziegler-Nichols-Verfahren oder empirische Feineinstellungen. Die Leistungskennzahlen umfassen Überschwingen, Anregelzeit, Einschwingzeit und Systemstabilität, oft beeinflusst durch Verzögerungen, Nichtlinearitäten oder Messrauschen.

Anwendungsgebiete: Reglerschleifen finden sich in der Industriebreite, etwa Temperatur- und Druckregelung, Durchfluss- und Füllstandsregelung, Motoren- und Positionsregelung sowie HVAC-Systeme. Sie bilden die Basis moderner Automatisierung und Prozesssteuerung, indem sie Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz von Prozessen erhöhen.