Teilregelung

Teilregelung, auch als partial regulation bezeichnet, ist ein Ansatz im Reglerbau, bei dem nur ein Teil der Ausgangsgrößen eines Systems aktiv geregelt wird. Gründe hierfür sind begrenzte Sensorik oder Stellgrößen, hohe Kosten, besondere Anforderungen an Robustheit oder eine starke Kopplung zwischen Ausgangsgrößen, die eine vollständige Regelung unwirtschaftlich macht. In der Praxis wird das Ausgangsgrößensystem in regulierbare Größen y_r und unregulierte Größen y_u unterteilt. Die Regelungsaufgabe zielt darauf ab, den Fehler e_r = y_r - r für die regulierten Größen zu minimieren, während y_u entweder unkontrolliert bleibt oder als Störgröße behandelt wird.

Design und Methodik können dezentral oder hierarchisch erfolgen. Teilregelung lässt sich in einem Gesamtsystem als Teilregelkreis implementieren, oft mit Fokus auf Stabilität und ausreichende Performance der regulierten Größen. Mathematisch kann ein lineares Modell xdot = Ax + Bu, y = Cx verwendet werden, wobei die Regelung explizit für eine Teilabdeckung der Ausgänge erfolgt. Controller können dynamisch oder statisch sein; es kommen ggf. Zustands- oder Ausgangsschätzer zum Einsatz, um die regulierten Größen zuverlässig zu steuern, auch wenn nicht alle Größen direkt beobachtet werden.

Vorteile der Teilregelung sind geringerer Regelungsaufwand, reduzierte Sensorkosten und eine bessere Praktikabilität bei starken Kopplungen oder begrenzten Aktuatoren. Nachteile sind potenzielle Interaktionen zwischen regulierten und unregulierten Größen sowie Kompromisse zwischen Regulierungserfolg, Stabilität und Robustheit. Typische Anwendungsfelder finden sich in der Prozesssteuerung, der Fahrzeugtechnik, Gebäudeautomation und der Robotik. Teilregelung kann als Zwischenschritt zu einer Vollregelung dienen oder in mehrstufigen, dezentralen Regelsystemen eingesetzt werden.