Definition und Zweck:
Regelungstechnik ist ein interdisziplinäres Fachgebiet der Automatisierungstechnik, das sich mit der Konzeption, Analyse und Implementierung von Regelkreisen befasst. Ihr Hauptzweck ist es, physikalische Größen (Regelgrößen) in technischen Systemen automatisch und kontinuierlich auf einem gewünschten Sollwert (Führungsgröße) zu halten, selbst wenn Störungen auf den Prozess einwirken.
Im Gegensatz zur reinen Steuerung, die einen Prozess nur nach einem vorgegebenen Programm ablaufen lässt, reagiert die Regelungstechnik auf Abweichungen und greift aktiv in den Prozess ein, um diese zu korrigieren.
Grundlagen und Komponenten:
Die Regelungstechnik basiert auf dem Prinzip der Rückkopplung (Feedback). Ein typischer Regelkreis besteht aus:
- Regelstrecke: Der Prozess, dessen Größe geregelt werden soll (z.B. ein Ofen, eine Pumpe).
- Regelgröße: Die physikalische Größe, die auf einem Sollwert gehalten werden soll (z.B. Temperatur, Druck, Drehzahl).
- Führungsgröße (Sollwert): Der gewünschte Wert der Regelgröße.
- Messglied (Sensor): Misst den Istwert der Regelgröße.
- Regler: Vergleicht Sollwert und Istwert und berechnet aus der Regelabweichung eine Stellgröße. Der PID-Regler ist der am weitesten verbreitete Regelalgorithmus.
- Stellglied (Aktor): Beeinflusst die Regelstrecke basierend auf der Stellgröße (z.B. Heizung, Ventil, Motor).
- Störgrößen: Externe Einflüsse, die die Regelgröße beeinflussen und vom Regler kompensiert werden müssen.
Relevanz in der Automatisierung:
Regelungstechnik ist unverzichtbar für die Präzision, Stabilität und Effizienz vieler industrieller Prozesse:
- Prozessautomatisierung: Temperaturregelung in Reaktoren, Druckregelung in Rohrleitungen, Füllstandsregelung in Tanks, Durchflussregelung.
- Antriebstechnik: Drehzahl- und Positionsregelung von Elektromotoren (Servomotoren, Frequenzumrichter).
- Qualitätssicherung: Präzise Einhaltung von Prozessparametern zur Gewährleistung der Produktqualität.
- Ressourcennutzung: Optimale Prozessführung reduziert Energie- und Materialverbrauch.
- Sicherheit: Ein gut geregelter Prozess ist stabiler und sicherer.
Die Entwicklung und Optimierung von Regelstrategien erfordert fundiertes Wissen über die Dynamik von Systemen und die Eigenschaften von Reglern. Moderne Softwaretools (z.B. MATLAB/Simulink) unterstützen die Analyse und das Design von Regelkreisen.
→ Siehe auch: Regelkreis, PID-Regler, Regelgüte, Regelstrecke, Führungsgröße, SPS, Motion Control
