Steuerungsaufgaben

Steuerungsaufgaben bezeichnen in der Technik die Aufgabenstellung, eine Anlage, einen Prozess oder ein System so zu beeinflussen, dass ein gewünschter Zustand oder ein erwartetes Verhalten erreicht wird. Im Gegensatz zur Regelung, die typischerweise mit rückgekoppelter Messung arbeitet, beruhen Steuerungsaufgaben oft auf Vorsteuerungen oder offenen Regelkreisen, können aber auch Modelle und Vorhersagen nutzen. In der Praxis treten Steuerung und Regelung jedoch häufig kombiniert auf.

Kernbestandteile einer Steuerung sind Sensoren, eine Steuerlogik oder -software sowie Stellglieder. Messwerte aus der Umwelt oder dem Prozess dienen als Eingaben, aus denen die Steuerung die geeigneten Stellgrößen ableitet und diese an Aktuatoren übergibt. Neben der direkten Beeinflussung müssen auch Sicherheits- und Zuverlässigkeitsaspekte berücksichtigt werden, etwa Grenzwerte, Fehlersicherheit und Zustandsüberwachung.

Typische Ziele von Steuerungsaufgaben umfassen Sollwertverfolgung, Pfad- oder Trajektoriensteuerung, Störungsausblendung durch Vorsteuerung, Optimierung von Energie- oder Ressourcennutzung sowie die Erhöhung der Robustheit gegenüber Verarbeitungs- oder Umwelteinflüssen. Anwendungsbereiche finden sich in der Industrieautomation, dem Maschinenbau, der Robotik, der Antriebstechnik und der Gebäudetechnik.

Design und Umsetzung erfordern Modellierung des Systems, Auswahl geeigneter Steuerungsstrategien (beispielsweise Vorsteuerung, PWM-Steuerung, modellbasierte Steuerung) sowie die Berücksichtigung von Abtastung, Rechenleistung und Realisierbarkeit. Moderne Systeme verwenden häufig hybride Ansätze, die Steuerung und Regelung miteinander verbinden und über vernetzte, digitale Steuerungen verfügen.