Steuerungsprozesse

Steuerungsprozesse bezeichnen in der Systemtheorie und der Automatisierung die Abläufe, durch die das Verhalten eines Systems gezielt beeinflusst oder gesteuert wird, um ein festgelegtes Ziel zu erreichen. Typische Elemente sind die Steuerungseinheit, Stellglieder, Sensoren zur Erfassung des Ist-Zustands sowie Referenzsignale, die den gewünschten Zustand vorgeben. Steuerungsprozesse finden sich in technischen Systemen ebenso wie in organisatorischen oder biologischen Systemen, in denen Abläufe gezielt gelenkt werden müssen.

Zentrale Komponenten eines Steuerungsprozesses sind der Signaleingang (Sollwert oder Störgrößen), der Regler bzw. die Steuereinheit, das Stellglied zur Umsetzung der Befehle und die Sensorik zur Rückmeldung des Ist-Zustands. In vielen Anwendungen werden Modelle des Systems genutzt, um geeignete Steuerbefehle zu berechnen. Die Umsetzung kann kontinuierlich oder diskret erfolgen und reicht von einfachen offenen Steuerungen bis hin zu komplexeren Verfahren.

Beziehung zu Regelung: Der Begriff Steuerung wird oft im Gegensatz zur Regelung verwendet. Steuerung beschreibt das Lenken eines Systems anhand von Befehlen, teilweise ohne laufende Rückkopplung. Wird eine Rückführung verwendet, um Abweichungen vom Zielzustand kontinuierlich zu korrigieren, spricht man überwiegend von Regelung. In der Praxis kommen jedoch häufig hybride Ansätze zum Einsatz, die Elemente beider Konzepte verbinden.

Modellierung und Design: Steuerungsprozesse werden mit dynamischen Modellen beschrieben, etwa in Form von Zustandsräumen oder Transferfunktionen. Typische Gestaltungsarten sind offene Steuerung, Regelung mit Feedback (inklusive PID-Ansätzen), adaptive oder robuste Steuerung. Die Wahl hängt von Ziel, Störgrößen, Messmöglichkeiten und Sicherheitsanforderungen ab.

Anwendungen finden sich in der industriellen Automatisierung, Prozesssteuerung, Robotik, Gebäudetechnik, Energieversorgung und IT-Systemen. Zentral sind Zuverlässigkeit, Reaktionszeit, Stabilität und Resilienz gegenüber Störungen.