Definition und Rolle:
Die Führungsgröße (engl. Setpoint oder Reference Variable) ist in der Regelungstechnik der gewünschte oder vorgegebene Wert einer physikalischen Größe, dem der Regelkreis folgen soll. Sie ist der Eingang des Regelkreises und repräsentiert das Ziel, das durch die Steuerung und Regelung erreicht werden soll.
Die Führungsgröße kann konstant sein (z.B. eine feste Temperatur von 80°C), oder sie kann sich über die Zeit verändern (z.B. ein Temperaturprofil, das nach einer bestimmten Kurve abläuft, oder eine wechselnde Drehzahlvorgabe für einen Motor).
Relevanz im Regelkreis:
Im grundlegenden Prinzip eines Regelkreises wird die Führungsgröße ($w$) mit der gemessenen Regelgröße (Istwert, $x$) verglichen. Die Differenz zwischen diesen beiden Werten ist die Regelabweichung ($e$). Diese Regelabweichung wird dem Regler zugeführt, der dann eine Stellgröße ($y$) berechnet, um die Regelstrecke so zu beeinflussen, dass die Regelabweichung minimiert wird und die Regelgröße der Führungsgröße folgt.
Regelkreis: Führungsgröße ($w$) $rightarrow$ Regler $rightarrow$ Stellgröße ($y$) $rightarrow$ Regelstrecke $rightarrow$ Regelgröße ($x$) $rightarrow$ Vergleich mit Führungsgröße.
Beispiele für Führungsgrößen in der Automatisierung:
- Temperaturregelung: Die gewünschte Temperatur in einem Ofen (z.B. 250 °C).
- Druckregelung: Der gewünschte Druck in einem Behälter (z.B. 5 bar).
- Drehzahlregelung: Die gewünschte Drehzahl eines Motors (z.B. 1500 U/min).
- Positionsregelung: Die gewünschte Endposition einer Achse oder eines Roboterarms (z.B. 100 mm).
- Füllstandsregelung: Der gewünschte Füllstand in einem Tank.
- Durchflussregelung: Der gewünschte Durchfluss eines Mediums.
Beeinflussung der Führungsgröße:
Die Führungsgröße kann manuell durch einen Bediener über ein HMI eingegeben, von einem übergeordneten System (z.B. MES, Leitsystem) vorgegeben oder aus einem Rezepturdatensatz geladen werden. In einigen Fällen kann sie auch automatisch durch Optimierungsalgorithmen angepasst werden.
Die präzise Vorgabe und Einhaltung der Führungsgröße ist entscheidend für die Qualität und Effizienz von geregelten Prozessen in der Industrie.
→ Siehe auch: Regelabweichung, Regelkreis, PID-Regler, Regelgröße, Stellgröße, Regelstrecke
