Einführung in die Regelungstechnik

In beinahe jedem technischen Gerät finden sich automatische Steuerungen und Regelungen.

Regelung einer Heizungsanlage via Smartphone

Du findest Steuerung und Regelung in Fahrzeugen, medizinischen Apparaturen, Unterhaltungselektronik und unzähligen weiteren Geräten und das meistens mit dem Ziel Schnelligkeit, Genauigkeit, Sicherheit und  Effizienz zu gewährleisten. 

Stellt sich nun die Frage, wie schafft die Klimaanlage das? - Dies ist nicht so ganz offensichtlich. Auch wenn man sich die einzelnen Bauteile, wie Steuergerät, Regler, Controler und weitere Bestandteile anschaut, ist man am Ende vermutlich genauso schlau wie zuvor. 

Versuchen wir dem Rätsel doch auf die Schliche zu kommen, indem wir auf zweierlei Weise herangehen. 

1. Wissenschaftliche Erklärung:

Regeln heisst, eine vorgegebene Vorschrift bestmöglich einzuhalten, selbst wenn Störungen auftreten. Dies geschieht indem man die zu regelnde physikalische Istgröße, die Regelgröße, eines Systems kontinuierlich in gleichbleibenden Abständen misst und parallel dazu mit der Führungsgröße, also der Sollgröße, misst. 
Tritt bei der Messung und dem Vergleich eine Abweichung auf, so wird das System dahingehend durch Regelung beeinflusst, dass es zum Angleichen von gestörter Regelgröße und Führungsgröße kommt.

Die nächste Abbildung soll Dir den gesamten Vorgang einmal illustrieren. 

Einfacher Regelvorgang

2. Alltagsbezogene Erklärung:

In dieser Erklärung ist der Mensch der Regler selbst. Du schüttelst vielleicht gerade den Kopf, aber Du wirst sehen, bereits zwischen dem Aufstehen und der Ankunft bei der Arbeitstelle, musst Du bereits einige Vorgänge regeln ohne, dass es Dir bewusst ist. 

Wenn Du morgens aufstehst ist vermutlich der erste Gang, der Gang ins Badezimmer. Hier regelst Du manuell die Dusche auf die Temperatur die Dir beliebt. Gleiches gilt, wenn Du anschließend in die Küche gehst und das Radio anschaltest. Auch hier musst Du die Lauststärke auf den Pegel regeln, der Dir als angenehm erscheint. Läuft dann noch plötzlich Dein Lieblingslied erhöhst Du vermutlich die Lautstärke auf ihre neue Wunschlautstärke und anschließend wieder herunter. 

Sobald Du dann auf dem Weg zur Arbeit bist, egal ob mit Rad oder mit dem Auto, musst Du zeitgleich mehrere Regelungen durchführen. Du regelst mit Deinen Bewegungen am Lenkrad die Bewegungen Deines  Autos, d. h. Du regelst das Einhalten der Spur. Gleiches gilt für die Geschwindigkeit mit dem Gaspedal. Wenn Du bergauf fahren und eine konstante Geschwindigkeit halten willst, musst Du stärker auf das Gaspedal drücken. Im umgekehrten Fall - bergab - regelst Du hingegen die Geschwindigkeit über das Bremspedal.

Diese einfachen Beispiele sollen Dir den Begriff Regelung ein wenig verdeutlichen. Denn