Steuersignale

Steuersignale sind Signale, die das Verhalten eines Systems beeinflussen, indem sie Eingaben an Aktuatoren liefern. In der Regel dienen sie dazu, einen Prozess oder eine Anlage in einen gewünschten Zustand zu führen. Sie werden aus Referenzwerten und Messgrößen durch einen Regler abgeleitet und an die Steuerungsebene weitergegeben.

Es gibt verschiedene Ausprägungen von Steuersignalen. Analoge, kontinuierliche Signale u(t) ändern ihren Wert stetig über die Zeit, während digitale oder diskrete Signale u[k] in Abständen gemessene Werte repräsentieren. Steuersignale können in offenen Regelkreisen (Open Loop) ohne Rückkopplung oder in geschlossenen Regelkreisen (Closed Loop) mit Rückführung auftreten, wobei der Fehler zwischen Referenz und tatsächlich gemessener Größe berücksichtigt wird.

In einem Regelkreis bestehen die typischen Komponenten aus Referenz r, Fehler e = r − y, Regler, Steuersignal u, Prozess P und Ausgang y. Der Regler setzt aus dem Fehler eine geeignete Steuersignaleingabe um, die den Prozess steuert. Häufige Reglerarten sind PID-Regler, die in digitalen oder analogen Implementierungen auftreten. Steuersignale werden in vielen Anwendungsfeldern eingesetzt, etwa in der Prozess- und Fertigungstechnik, Robotik oder Fahrzeugtechnik.

Implementierung und Verarbeitung erfolgen häufig über elektrische Signale, z. B. Spannung, Strom oder PWM-Daten, wobei digitale Systeme zusätzliche Abtasträume, Quantisierung und Kommunikation nutzen. Wichtige Eigenschaften von Steuersignalen sind Bandbreite, Störanfälligkeit, Verzögerungen und Sicherheitsanforderungen, die die Stabilität und Genauigkeit des Systems beeinflussen.