Rückkopplungsschleife

Eine Rückkopplungsschleife bezeichnet in der Systemtheorie, Regelungstechnik und verwandten Bereichen einen Regelkreis, in dem ein Teil des Ausgangssignals dem Eingang wieder zugeführt wird. Auf diese Weise beeinflusst der Ausgang den weiteren Verlauf des Systems. Rückkopplungsschleifen können das Verhalten eines Systems stabilisieren, verstärken oder zu Oszillationen führen, je nach Charakter der Rückkopplung.

Es werden vor allem negative und positive Rückkopplung unterschieden. Negative Rückkopplung wirkt Abweichungen vom gewünschten Zustand entgegen und dient häufig der Stabilisierung, Verstärkungsbegrenzung oder Rauschreduktion. Positive Rückkopplung verstärkt Abweichungen, kann zu schnellerem Wechselverhalten, Hysterese oder anhaltenden Oszillationen führen.

Typische Beispiele finden sich in Technik, Biologie und Ökologie. Elektronische Verstärker nutzen negative Rückkopplung, um Verstärkung, Bandbreite und Verzerrungen zu kontrollieren. Oszillatoren arbeiten mit positiver Rückkopplung, um regelmäßige Schwingungen zu erzeugen. In Regelungen wie Thermostaten oder Regelkreisen in Maschinen wird negative Rückkopplung verwendet, um Zielgrößen konstant zu halten. Biologische Systeme nutzen Rückkopplungsschleifen bei der Homöostase (z. B. Blutzuckerregulation), Genregulation und neuronalen Netzwerken.

Wichtige Eigenschaften betreffen Verzögerungen, Verstärkungsfaktoren und Phasenverschiebungen innerhalb der Schleife. Zu viel oder ungünstig verzögerte positive Rückkopplung kann Instabilität oder unkontrollierte Oszillationen verursachen, während angemessene negative Rückkopplung Stabilität und Genauigkeit unterstützt.