Regelkreis

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Begriff


Als Regelkreis wird ein in sich geschlossener Wirkungsablauf für die Beeinflussung einer physikalischen Größe in einem technischen Prozess bezeichnet. Wesentlich hierbei ist die Rückführung des aktuellen Wertes an den Regler, der einer Abweichung vom Sollwert kontinuierlich entgegenwirkt, also eine Form der negative Rückkopplung. Zur Beschreibung solcher geschlossener Systeme, die mit Rückkopplung stabil gehalten werden, dient das Nyquist-Kriterium. Ein klassisches Beispiel für einen Regelkreis im Alltag ist die Temperaturregelung bei einem Heizkörper.[1]

In Abgrenzung zum Regelkreis ist Rückkopplung oder Feedback "when outputs of a system are routed back as inputs as part of a chain of cause-and-effect that forms a circuit or loop"[2] Der Output des Systems wir also im Vergleich zum Regelkreis zwar ebenfalls als Input zurückgeführt, nicht aber zwangsläufig reguliert.

Blockschaltbild eines einfachen Standardregelkreises, bestehend aus der Regelstrecke, dem Regler und einer negativen Rückkopplung der Regelgröße y (auch Istwert). Die Regelgröße y wird mit der Führungsgröße (Sollwert) w verglichen. Die Regelabweichung e = w – y wird dem Regler zugeführt, der daraus entsprechend der gewünschten Dynamik des Regelkreises eine Stellgröße u bildet. Die Störgröße d wirkt meistens auf den Ausgang der Regelstrecke, sie kann aber auch auf verschiedene Teile der Regelstrecke Einfluss nehmen.

Medienwissenschaftliche Perspektive


In kybernetischen Regelkreisen werden die Signale der Führungsgröße und der Regelgröße durch Differenzbildung miteinander verglichen. Die Differenz zwischen Ist- und Sollwert wird ermittelt. Dies ist erforderlich, um einer Instabilität des Systems entgegen zu wirken. Reagiert die Reglung zu schnell, erzeugt diese Oszillationen im System und sorgt für dessen fortwährende Aufschaukelung. Die Regelabweichung, die sich aus der Differenz von Ist-und Sollwert ergibt, wird der Regel zugeführt. Es tritt also neben die reine Reaktion Wissen als Funktion des Speichers hinzu. Die Stellgröße wird von der Vorgeschichte beeinflusst. Im Regelkreis nehmen also mit dem Stellwert die Kette an verschiedenen Zustände weiterhin Einfluss. Die Information wurde also quasi übermittelt, das Wissen gespeichert. "In solchen Regelmechanismen wird die gesamte bisherige Kette, mithin das Gedächtnis der Zustände des Systems quasi archivisch präsent gehalten, um desto raschere Entscheidungen zu über die Zukunft fällen zu können".[3] Ernst definiert hierzu zwei Zeitweisen, die auf einer mikrotemporalen Ebene agieren. "Integrierung kalkuliert das Gedächtnis des Systems mit ein, und Differenzierung sein konkretes Zeitverhalten." [4] Dieser Exkurs in den Regelkreis soll veranschaulichen, dass hier nicht nur logische Schaltungen am Werk sind, sondern in solchen kybernetischen Systemen auch zeitliches Verhalten eine Rolle spielt. Die Kombination aus Integrierung des Verlaufs und Differenzierung ermöglicht es, der Regulierung zeitkritisch zu handeln. So können im Moment der Entscheidung verschiedene Ebenen der Zeit einkalkuliert werden um effizient zu handeln und das gewünschte Ergebnis zu erzielen, es können also non-lineare Vorhersagen getroffen werden (siehe Echtzeit).


Artefakte


Thermostat, Tempomat, Fliehkraftregler


Weiterführendes


David A. Mindell, Between Human and Machine. Feedback, Control, and Computing before Cybernetics, Baltimore / London (Johns Hopkins University Press) 2004


Textverweise


  1. vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Regelkreis#St.C3.B6rverhalten_eines_Regelkreises (Zuletzt Aufgerufen 29.10.2017)
  2. Andrew Ford, Modeling the Environment. Island Press 2010, S. 99.
  3. Wolfgang Ernst, Chronopoetik. Kadmos Berlin S.294.
  4. ebd.