Regelfunktion

Betrachten wir die Regelung mal genauer, so müssen wir zwischen Regler und Regelstrecke unterscheiden.
Die Regelstrecke, ist das eigentliche Element, das wir beeinflussen wollen. Bei einer Raumtemperatur-Regelung ist die Temperatur in dem Raum die Komponente, die wir Regeln (z.B. konstant halten) wollen. Die Regelstrecke beinhaltet daher alle Elemente, die die Regelgröße, hier die Temperatur beeinflussen. In diesem Fall, den Heizkörper und die Luft im Raum. Die Regelgröße ist hier die Temperatur im Raum.
Der Regler, ist das Element, mit dem wir einen Einfluß auf die Regelstrecke nehmen, da wir die Regelstrecke selbst ja nicht verändern können und als gegeben voraussetzen müßen.
Um mit dem Regler überhaupt einen Einfluss nehme zu können, benötigen wir Hilfsmittel. Zum Einen einen Sensor, also ein Mess-Element, das uns den aktuellen Zustand der Regelgröße, also hier die Temperatur im Raum, ermittelt und zur Verfügung stellt und zum Anderen ein Stellglied, mit dessen Hilfe wir Einfluß auf die Regelstrecke nehmen können. Hier also ein Ventil, womit wir die Wärmeenergie-Menge, die wir in den Raum einbringen verändern können.
Zunächst müßen wir die Eigenschaft der Regelstrecke kennen, um überhaupt Einfluß auf die Regelgröße nehmen zu können.
Um die Raumtemperatur zu erhöhen, können müßen wir Wärmeenegie dem Raum zuführen. Wenn wir warmes Wasser durch einen Heizkörper leiten, wird dieser erhitzt und gibt über seine Oberfläche die Wärme an den Raum ab. Wir haben aber 2 Möglichkeiten die Wärmemenge zu erhöhen. Entweder wir machen das Wasser das zugeführt wird wärmer, oder wir erhöhen die Menge des warmen Wassers. Die Temperaturerhöhung des Wassers kommt nur in eienem bestimten Bereich in Frage, da wir das Wasser nicht verdampfen wollen und den Heizkörper nicht so heiß werden lassen können, damit Verbrennungsgefahr besteht, andererseits benötigen wir eine bestimte Temperatur am Heizkörper, damit dieser überhaupt den Raum erwärmen kann. Es kommen daher nur Temperaturen zwischen 30°C und 80°C in Frage. Wir können aber auch die Durchflußmenge des Warmen Wassers erhöhen. Das können wir mit einem Ventil, das den Durchfluss und damit die Wassemenge pro Zeiteinheit verändern kann. Die Durchflußmenge ist also Äquivalent der Wärmemenge die wir in den Raum einbringen wollen.
Wenn wir jetzt eine idealen Raum (Regelstrecke) hätten, dann müßten wir nur so viel Energie einbringen, damit die gewünschte Temperatur im Raum erreichen und dann würde alles unverändert (konstant) bleiben, keine weitere Energiezufuhr mehr (Stellwert = Null). Trotz aller Gebäudeoptimierung werden wir aber immer einen Wärmeabfluß nach Aussen haben, also einen Einfluß, der den Idealfall stört. Wir nennen diese Größe daher auch Störgröße. Ein Raum (Regelstrecke) kann auch mehrere Störgrößen haben, z.B. die Wärmedurchlässigkeit der Wände, geöffnete Fenster oder Türen, Fremdwärme, durch elektrische Geräte, Luftabzug mit Nachströmung aus kälteren Zonen usw.
Wenn wir nun mit Hilfe eines Reglers die Regelstrecke beeinflußen wollen, muss der Regler solche Eigenschaften haben, die möglichst allen Störgrößen entgegenwirken. Sowohl langamen und geringen Störgrößen, wie Wärmeverlust über Wände, als auch große Störgrössen, wie offene Fenster oder Türen, und das möglichst schnell und möglichst genau.
Wir müßen daher dem Regler entsprechende Eigenschaften (Regelparameter) geben.
Wenn der Istwert ohne weitere Veränderung immer weiter vom Sollwert abweichen würde, dann müssen wir durch ständigers Zuführen von Energie diesem entgegen wirken. Das bedeutet, dass wir kontinuierlich über den Stellwert nachführen müssen, um dies auszugleichen. Das Ganze hat aber den Nachteil, dass nur dann ein Stellwert entsteht, wenn der Istwert vom Sollwert tatsächlich abweicht. Was zur Folge hat, dass die Nachführung des Stellwertes geringer wird, je näher der Sollwert und Istwert sich kommen. Anders ausgedrückt, der Stellwert ist propotional der Reglerabweichung. Wir sprechen daher auch von einem Proportional-Regler. Damit würden wir mit der Zeit der Reglerabweichung entgegen wirken, sie aber nie ganz ausgleichen, denn ohne Reglerabweichung auch kein Stellsignal und somit eine geringe, aber kontinuierliche Regelabweichung.