Rückkopplungskontrolle

Rückkopplungskontrolle bezeichnet ein Regelungsverfahren, bei dem der Ausgang eines Systems gemessen wird, um mit dem gewünschten Zielwert verglichen zu werden. Aus der Abweichung, dem Fehler, wird eine Stellgröße ermittelt, die den Prozess beeinflusst, sodass der Fehler über die Zeit hinweg reduziert wird. Typisch handelt es sich um einen geschlossenen Regelkreis, in dem der Ausgang des Prozesses dem Eingang der Reglerstufe zurückgeführt wird, im Gegensatz zur offenen Regelung, bei der kein Feedback erfolgt.

Prinzipiell wird der Fehler e(t) = r(t) − y(t) durch einen Regler verarbeitet, der eine Stellgröße u(t) erzeugt. Diese Stellgröße wirkt über den Prozess auf den Ausgang zurück. Die Stabilität des Regelkreises, seine Geschwindigkeit (Reaktionszeit) und seine Robustheit gegenüber Störungen hängen von der Reglereinstellung und dem Dynamikverhalten des Prozesses ab. Häufig eingesetzte Reglertypen sind PID-Regler (proportional–integral–differential), die proportionalen Anteil, integralen Ausgleich und Differentialanteil kombinieren. Weitere Architekturen umfassen adaptive, robuste oder modellbasierte Regelungen.

Anwendungsbeispiele finden sich in der Technik und Natur: Temperatur- und Druckregelung in der Prozessindustrie, Cruise-Control-Systeme in Fahrzeugen, Spannungs- und Leistungsregelung in elektrischen Netzen, Regelung von Lautstärke oder Verstärkung in Audioverstärkern; in der Biologie entspricht der Homöostase der Rückkopplung von Messgrößen und adaptiver Regulation von Organfunktionen.

Wichtige Aspekte der Rückkopplungskontrolle sind Stabilität, Genauigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit, Sensorausfälle und Verzögerungen. Gute Regelung erfordert passende Modelle des Prozesses, geeignete Sensorik und robuste Reglerstrukturen.