Kyber­ne­tik: Steu­er­sys­te­me mit Rück­kopp­lung für prä­zi­se Ergebnisse

Modell 1: Die Blackbox-Analogie

Eine Black­box wird oft ver­wen­det, um kom­ple­xe Sys­te­me zu beschrei­ben, bei denen der genaue Mecha­nis­mus zwi­schen Input und Out­put nicht voll­stän­dig bekannt ist. In die­sem Modell wird ange­nom­men, dass der Input in die Black­box ein­ge­ge­ben wird und dar­aus ein Out­put resul­tiert, ohne dass der inne­re Pro­zess der Black­box trans­pa­rent ist.

Modell 2: Kyber­ne­ti­sches Steu­er­sys­tem mit Rückkopplung

Im kyber­ne­ti­schen Modell wird das Kon­zept der Rück­kopp­lung ver­wen­det, um ein Sys­tem zu beschrei­ben, das durch die Ver­ar­bei­tung von Input­da­ten und die Berück­sich­ti­gung von Rück­mel­dun­gen (Feed­back) gesteu­ert wird. Die­ses Modell geht über die ein­fa­che Black­box-Ana­lo­gie hin­aus, indem es die Inter­ak­tio­nen zwi­schen Input, Ver­ar­bei­tung und Out­put detail­lier­ter betrachtet.

Funk­ti­ons­wei­se des kyber­ne­ti­schen Steuersystems:

1. Input: Begin­nend mit einem Initia­lin­put wird die­ser in das Sys­tem eingespeist.
2. Ver­ar­bei­tung: Das Sys­tem ver­ar­bei­tet den Input basie­rend auf vor­de­fi­nier­ten Regeln, Model­len oder Algo­rith­men. Hier­bei kön­nen kom­ple­xe Ana­ly­se­me­tho­den, mathe­ma­ti­sche Model­le oder auch maschi­nel­le Lern­ver­fah­ren zum Ein­satz kommen.
3. Rück­kopp­lung (Feed­back): Nach der Ver­ar­bei­tung des Inputs wird das Resul­tat mit den Erwar­tun­gen oder Ziel­set­zun­gen ver­gli­chen. Das Feed­back, das aus die­ser Rück­kopp­lung resul­tiert, kann dazu ver­wen­det wer­den, das Sys­tem anzu­pas­sen oder zu kor­ri­gie­ren, um die gewünsch­ten Ergeb­nis­se zu erzielen.
4. Out­put: Das fina­le Resul­tat oder der Out­put wird auf Basis der Ver­ar­bei­tung und der Rück­kopp­lung gene­riert. Die­ser Out­put kann wie­der­um als Input für nach­fol­gen­de Pro­zes­se die­nen oder direkt genutzt werden.

Bei­spiel: Ther­mo­stat als kyber­ne­ti­sches Modell

Ein gutes Bei­spiel für ein kyber­ne­ti­sches Steu­er­sys­tem ist ein Ther­mo­stat in einem Heizungssystem:

• Input: Die aktu­el­le Raum­tem­pe­ra­tur wird als Input in das Sys­tem eingegeben.
• Ver­ar­bei­tung: Das Ther­mo­stat ver­gleicht die aktu­el­le Tem­pe­ra­tur mit der Ziel­tem­pe­ra­tur (Input­ver­ar­bei­tung).
• Rück­kopp­lung: Basie­rend auf die­ser Dif­fe­renz ent­schei­det das Ther­mo­stat, ob es die Hei­zung ein- oder aus­schal­ten muss.
• Out­put: Die Hei­zung wird ent­spre­chend gesteu­ert, um die Raum­tem­pe­ra­tur dem gewünsch­ten Wert anzu­nä­hern (Out­put).

Durch die kon­ti­nu­ier­li­che Rück­kopp­lung kann das Ther­mo­stat die Raum­tem­pe­ra­tur effek­tiv regeln, auch wenn exter­ne Bedin­gun­gen (z.B. Wet­ter­än­de­run­gen) variieren.

Fazit

Wäh­rend die Black­box-Ana­lo­gie hilf­reich ist, um kom­ple­xe Sys­te­me zu abs­tra­hie­ren, bie­tet das kyber­ne­ti­sche Steu­er­sys­tem mit Rück­kopp­lung eine detail­lier­te­re Sicht­wei­se auf die Inter­ak­tio­nen zwi­schen Input, Ver­ar­bei­tung und Out­put. Es ermög­licht eine prä­zi­se­re Steue­rung und Anpas­sung des Sys­tems, um bestimm­te Zie­le zu errei­chen oder Pro­ble­me zu lösen.