Was sind adaptive Steuerungssysteme?
Adaptive Steuerungssysteme können sich in Echtzeit auf sich ändernde Parameter einstellen. Ein häufiges Beispiel ist die Ampel. In der Vergangenheit wurden Ampeln mit festen Zeitgebern betrieben, die von Beamten programmiert wurden, die Verkehrsmusterstudien verwendeten, um das optimale Timing zu bestimmen. Dies führte zu Engpässen und anderen Problemen, da sich die Verkehrsmuster im Laufe der Zeit veränderten. Wenn eine Ampel eine adaptive Steuerung verwendet, verfolgt ein Computer den Verkehr in Echtzeit und bestimmt den Zeitpunkt der Ampel, um den Verkehr optimal in Bewegung zu halten.
Solche Systeme haben weit verbreitete Anwendungen bei der Verwaltung einer Vielzahl von Prozessen, bei denen sich Parameter ändern können, manchmal auf unvorhersehbare Weise. Flugzeuge können beispielsweise adaptive Steuerungssysteme als Teil eines Autopilot-Programms verwenden, um sowohl vorhersagbare Variablen wie Gewichtsreduzierungen beim Verbrennen von Treibstoff als auch unerwartete Ereignisse wie Turbulenzen anzupassen. Bei Herstellungsprozessen können sich auch Parameter in der Produktion ändern, ebenso wie bei Steuerungssystemen für wissenschaftliche Experimente und Forschungsanwendungen.
Dies unterscheidet sich von einem festen Steuerungssystem, bei dem ein Programmierer Kenntnisse über das System und die möglicherweise auftretenden Parameter haben muss. Programmierer müssen eine Vielzahl möglicher Ergebnisse vorhersagen und sie in das Programm strukturieren, damit es reagieren kann. Im Gegensatz dazu müssen adaptive Steuerungssysteme nicht mit Anweisungen für verschiedene Situationen programmiert werden, da sie unabhängig voneinander lesen und darauf reagieren können. Dies ermöglicht es ihnen auch, ein viel breiteres Spektrum von Problemen zu behandeln, da eine beliebige Anzahl von sich ändernden Variablen angesprochen werden kann.
Die Verwendung adaptiver Steuerungssysteme kann zu mehr Effizienz führen, was langfristig zu Kosteneinsparungen führt. In der Fertigung beispielsweise müssen Programme nicht darauf beschränkt sein, das Worst-Case-Szenario zu kompensieren. Wenn in der Produktion ein Problem auftritt, kann das adaptive Steuerungssystem das Problem ausgleichen. Somit werden Produktionslinien nicht durch Programmierbeschränkungen verlangsamt. Ebenso dürfen die Fahrer 15 Minuten lang mitten in der Nacht nicht auf einer Abbiegespur sitzen und darauf warten, dass sich der Timer ändert.
Fortschritte in der Datenverarbeitung haben zu erheblichen Verbesserungen bei adaptiven Steuerungssystemen geführt. Neue Designs sind intuitiver und können komplexere Aufgaben erfüllen als ihre Vorgänger. Das Testen ermöglicht es Forschern auch, Schwachstellen und verbesserungsbedürftige Bereiche zu identifizieren, um die nächste Generation von Systemen zu entwickeln und diese zuverlässiger zu machen. Mit jeder Iteration sinken auch die Kosten, sodass die Technologie in mehr Produkte und Einstellungen integriert werden kann.