Ein Regelkreis ist ein System, das sein Verhalten anhand von Messungen seiner Ausgabewerte anpasst. Die Ausgabewerte fließen zurück in die Eingabewerte. Ist die Ausgabe zu niedrig, erhöht das System den Aufwand. Ist sie zu hoch, verringert es den Aufwand. Der Regelkreis hält das System nahe am Zielwert.

Rückkopplungsschleifen sind in der Robotik allgegenwärtig. Ein Motorcontroller misst die Position und passt die Spannung an. Eine Drohne misst die Neigung und reguliert die Rotordrehzahl. Ein Roboterarm misst die Kraft und passt den Greifwiderstand an. Ohne Rückkopplung arbeitet das System im offenen Regelkreis und driftet bei sich ändernden Bedingungen ab.

Bestandteile einer Rückkopplungsschleife

• Sensor: misst die Ausgabe.
• Komparator: Vergleicht den Messwert mit dem Sollwert.
• Regler: berechnet die Korrektur.
• Aktor: wendet die Korrektur an.
• Anlage: das zu steuernde System.

Negative Rückkopplung stabilisiert. Positive Rückkopplung verstärkt. Die meisten Regelsysteme nutzen negative Rückkopplung, da das Ziel die Fehlerreduzierung und nicht die Fehlervergrößerung ist. Die Verstärkung des Regelkreises bestimmt, wie stark die Korrektur wirkt. Hohe Verstärkung korrigiert schnell, kann aber zu Schwingungen führen. Niedrige Verstärkung ist stabil, reagiert aber träge. Die Feinabstimmung des Regelkreises ist eine Kernkompetenz in der Robotik. Sie ist auch eine hilfreiche Denkweise, um Systeme im Allgemeinen zu verstehen. Jeder Prozess, der seine Ergebnisse misst und anpasst, nutzt einen Regelkreis. Das Konzept ist einfach. Die korrekte Umsetzung ist es nicht.