20.2 : Anwendungen von Steuerungssystemen

Die Elektrotechnik spielt in unserem täglichen Leben eine zentrale Rolle. Steuerungssysteme bilden das Herzstück vieler Anwendungen, von Haushaltsgeräten bis hin zu hochentwickelten Raumfähren. Steuerungssysteme verwalten und regulieren das Verhalten von Geräten und Prozessen und sorgen dafür, dass sie sicher, korrekt und effizient funktionieren.

In modernen Fahrzeugen verwalten Steuerungssysteme verschiedene Funktionen, um Leistung und Sicherheit zu verbessern. Lenkrad und Gaspedal sind die wichtigsten Eingaben im Steuerungssystem eines Autos. Die Richtung des Lenkrads und der Druck auf das Gaspedal werden verarbeitet, um die Geschwindigkeit und Richtung des Fahrzeugs zu steuern. Dieser Aufbau ist ein Beispiel für ein multivariables System, bei dem mehrere unabhängige Eingaben (Lenkung und Beschleunigung) mehrere Ausgaben (Geschwindigkeit und Richtung) beeinflussen. In einigen fortschrittlichen Systemen sind diese Eingaben miteinander verbunden, um eine sanftere und reaktionsschnellere Steuerung zu ermöglichen und so das Fahrerlebnis und die Sicherheit zu verbessern.

Elektroöfen verwenden Steuerungssysteme, um die gewünschten Temperaturniveaus aufrechtzuerhalten. Ein Thermometer, ein analoges Gerät, misst die Temperatur des Ofens. Dieser analoge Messwert wird dann in ein digitales Signal umgewandelt, das mit einer voreingestellten Temperatur verglichen wird. Wenn es eine Diskrepanz zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Temperatur gibt, erzeugt das Steuerungssystem einen Befehl zur Anpassung der Ofenleistung, um sicherzustellen, dass die Temperatur im gewünschten Bereich bleibt.

Steuerungssysteme in Space Shuttles gehören zu den komplexesten und kritischsten, da sie einen präzisen Betrieb in einer anspruchsvollen Umgebung gewährleisten. Diese Systeme erhalten Eingaben wie Position und Geschwindigkeit des Shuttles sowie externe Störungen wie Wind. Das Steuersystem verarbeitet diese Eingaben, um die Flugbahn des Shuttles anzupassen und seine Umlaufbahn beizubehalten. Intern werden Parameter wie Temperatur und Druck ständig überwacht. Die Daten werden verarbeitet, um die Brennstoffzelle des Shuttles zu steuern und eine stabile interne Umgebung aufrechtzuerhalten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Steuerungssysteme ein wesentlicher Bestandteil verschiedener Aspekte moderner Technologie sind und die Effizienz, Sicherheit und Funktionalität in verschiedenen Anwendungen verbessern. Von der Einfachheit von Haushaltsgeräten bis zur Komplexität von Weltraummissionen veranschaulichen diese Systeme den Einfallsreichtum und die Bedeutung der Elektrotechnik in unserem täglichen Leben.