Studiengang Technische Kybernetik

Historische Entwicklung

Die Kybernetik entstand in den 1940er Jahren aus der Zusammenführung unterschiedlicher Disziplinen, die ihre Gemeinsamkeiten in der Kommunikation (d.h. dem Informationsaustausch), der Informationsverarbeitung und der darauf begründeten Beeinflussung des Systems im Sinne einer Rückkopplung haben. Die Technische Kybernetik beschäftigt sich heute vor allem mit der Systemanalyse, der Systemsimulation sowie mit regelungstechnischen Fragestellungen. Neben den technischen Anwendungen werden die Prinzipe der Kybernetik auch in der Philosophie oder Managementtheorie (z.B. dem St. Galler Management-Modell) angewandt. Die Geschichte der Regelungstechnik, der Hauptdisziplin der Technischen Kybernetik, reicht bis in die Antike zurück.

Die frühesten bekannten Regelungen findet man bei den drei Mechanikern Öffnet einen internen Link in einem neuen FensterKtesibios (296 bis 228 v. Chr.), Philon und Heron. Sie lebten zur Zeit des Hellenismus (336 bis 30 v. Chr.) und verkörperten den damaligen Höhepunkt der antiken Technik. Im Bereich der Regelungen entwickelten sie Schwimmerregelungen, deren Grundidee dem Wasseruhrenbau entstammt. Sie versuchten, die dort gewonnenen Erkenntnisse auf andere Anwendungsgebiete zu übertragen, waren dabei jedoch nur mäßig erfolgreich.

Die Tradition dieser Regelungen blieb bis ins Mittelalter lebendig. In dieser Zeit wurden jedoch keine wesentlichen Neuerungen entwickelt. Lediglich die bekannten Prinzipe und Anwendungen wurden verfeinert und verbessert, z.B. durch bessere Ventile.

Erst in der Neuzeit wurde das Prinzip der Regelung wieder weiterentwickelt. Anfang des 17. Jahrhunderts konstruierte Cornelis Drebbel einen thermostatischen Ofen, dessen Temperaturregelung den Anforderungen an eine Regelung gerecht wird.

Aus dieser Erfindung wurden weitere Öffnet einen internen Link in einem neuen FensterTemperaturregelungen abgeleitet, die zum Teil auf demselben Funktionsprinzip beruhen, teilweise aber auch komplett neu gestaltet wurden. Diese Temperaturregler zeichneten sich vor allem dadurch aus, dass sie ingenieurmäßig durchkonstruiert waren und ihre praktische Einsatzfähigkeit erhöht wurde.

Im 18. Jahrhundert vollzog sich ein Durchbruch im Bereich der Regelungstechnik.
Während bis zu diesem Zeitpunkt kaum neue Anwendungsgebiete der Regelungstechnik erschlossen wurden - obwohl die technischen Möglichkeiten vorhanden und das Wissen über die bereits existierenden Regelungen frei zugänglich war - wurden im Zuge der Industriellen Revolution zahlreiche neue Regelungen erfunden. Die beiden größten Gruppen neuer Regler waren die der Fliehkraftregler und die der Dampfdruckregler.

Der Öffnet einen internen Link in einem neuen FensterFliehkraftregler stammte ursprünglich aus dem Windmühlenbau. James Watt übernahm ihn, um ihn in seinen Dampfmaschinen als Drehzahlregler einzusetzen. Diese Regelung wird vom Volksmund fälschlicherweise oft als die erste Regelung bezeichnet.

Auch der Schwimmregler wurde im 18. Jahrhundert wiederentdeckt und in Dampfmaschinen zur Niveauregelung des Wassers im Kessel verwendet. Zur selben Zeit wurde der Öffnet einen internen Link in einem neuen FensterDampfdruckregler erfunden, um ebenfalls in Dampfmaschinen eingesetzt zu werden. Er diente dazu, den Druck im Kessel konstant zu halten, um einem eventuellen katastrophalen Versagen des Kessels vorzubeugen und um den Druck in den Dampfleitungen konstant zu halten. Bis ins 20. Jahrhundert blieb die Regelungstechnik ein Spezialgebiet des Kraftmaschinenbaus, obwohl auch in den verschiedensten anderen Gebieten neue Regelungen erfunden wurden.

Im 20. Jahrhundert wurde der Regelkreis normativ definiert und die symbolischen Blockschaltbilder eingeführt, durch die jeder Regelkreis dargestellt werden kann. Eine Regelung erfüllt nach den Definitionen im Entwurf für die DIN 19226 von 1962 und in der "Nomenklatur der Regelungstechnik" des Schweizerischen Elektrotechnischen Vereins von 1956 die folgenden drei Kriterien:

  • Die Aufgabe einer Regelung ist Befehlsausführung im Allgemeinen; sie soll  eine Größe (die Regelgröße) einer vorgegebenen Größe (der Führungsgröße) gleich machen.
  • Eine Regelung wirkt in einem geschlossenen Kreis mit negativer Rückkopplung.
  • Eine Regelung besitzt ein Element zum Erfassen der Regelgröße, das von den Einrichtungen, die in die Regelstrecke eingreifen, physisch getrennt ist.

Die untenstehenden Beispiele zeigen historische Regelungen, welche die oben genannten Kriterien jedoch nicht unbedingt vollständig erfüllen.