Steuerungsfehler

Steuerungsfehler bezeichnet in der Regel eine Abweichung zwischen dem beabsichtigten Zielzustand eines Systems und dem tatsächlich erreichten Zustand, die durch den Steuerungsprozess verursacht wird. Typischerweise wird der Fehler als Differenz zwischen dem Sollwert r(t) und dem Istwert y(t) beschrieben: e(t) = r(t) − y(t). Steuerungsfehler kann sowohl statischer als auch dynamischer Natur sein.

Ursachen und Formen: Steuerungsfehler können aus Sensorfehlern, Aktuatorenausfällen oder -beschränkungen, zeitlichen Verzögerungen, Rauschen, Nichtlinearitäten oder Modellunzulänglichkeiten resultieren. Störungen aus der Umwelt, Sättigung von Stellgrößen oder falsche Kalibrierung tragen ebenfalls dazu bei. Dynamische Fehler sind zeitabhängig und ändern sich während der Betriebsdauer, während statische Fehler nach dem Transientenbetrieb eine bleibende Abweichung darstellen.

Bedeutung und Auswirkungen: Steuerungsfehler beeinflussen die Regelleistung maßgeblich. Sie können zu geringerer Regelgüte, langsamer Reaktion, Oszillationen oder sogar Stabilitätsverlust führen. In sicherheitskritischen Anwendungen erhöhen systematische Fehler das Risiko von Fehlfunktionen und Versagen.

Erkennung und Reduktion: Zur Behandlung von Steuerungsfehlern werden Messungen verifiziert, Modelle angepasst und Diagnosesysteme eingesetzt. Häufige Maßnahmen umfassen robuste oder robuste-adaptive Regelungen, Zustands- oder Schätzer wie Kalman-Filter, Feedforward-Kompensation, Redundanz und Grenzwerte für sichere Betriebszustände.

Anwendungsbereiche: Steuerungsfehler spielen in der Regelungstechnik, Automatisierung, Robotik, Fahrzeugtechnik und Maschinenbau eine zentrale Rolle. Ziel ist es, Fehlerquellen zu minimieren und die Zuverlässigkeit sowie die Sicherheit der Systeme zu erhöhen.