Bei all den verschiedenen Gliedern in der Regelungstechnik kommst du ganz schön durcheinander und hast deswegen keine Ahnung, was das P-Glied bzw. Proportionalglied eigentlich ausmacht? Dann regle deinen Puls jetzt runter, denn hier erklären wir dir die Funktion des P-Glieds.
Inhaltsübersicht
Welche Funktion hat das P-Glied?
Stell dir vor, du hast einen Swimmingpool im Garten und bemerkst, dass sich der Pool nicht so schnell füllt wie vergangenen Sommer. Offensichtlich ist er irgendwo beschädigt, sodass Wasser ins Erdreich abfließt. Jetzt müssen wir unser Beispiel in einer passenden Form um diesen Umstand erweitern. In diesem Fall ist es ein negativer Zufluss an Wasser, oder auch Abfluss, den wir als 
bezeichnen. Während unser Schlauch nun für einen Zufluss sorgt, fließt gleichzeitig Wasser durch das Loch ab.
P-Glied und Proportionalitätsfaktor
Um den Abfluss mathematisch zu beschreiben, nehmen wir vereinfachend an, dass dieser einen proportionalen Einfluss auf unser System hat. Deshalb benötigen wir an dieser Stelle auch einen Proportionalitätsfaktor. Du ahnst sicherlich schon, dass wir uns langsam der Funktion des P-Glieds nähern.
Wie Dir sicher bereits aus der Mathematik bekannt ist, steht „proportional“ dafür, dass die Änderung einer Größe an die Änderung einer anderen Größe durch einen bestimmten Faktor, den Proportionalitätsfaktor, gekoppelt ist. So auch hier. Denn obwohl Wasser durch das Loch abfließt, steigt die Füllstandshöhe trotzdem noch an, da ja mehr Wasser hinein- als hinausfließt. Für diese Beeinflussung unseres Systems verwenden wir ein sogenanntes Proportionalglied, kurz P-Glied. Die Ausgangsgröße ist beim P-Glied proportional zum Wert ihrer konstanten Eingangsgröße!
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P-Glied und Eingangs- bzw. Ausgangssignal
Das Ausgangssignal des P-Glieds nimmt den K-fachen Wert des Eingangs ohne zeitliche Verzögerung, also sofort, an. Somit beschreibt der Faktor K die Verstärkung des Eingangssignals. Auch das P-Glied als Übertragungsglied lässt sich anhand seiner Übergangsfunktion abbilden. Das Strukturbild eines P-Glieds im Blockschaltbild sieht damit so aus:
P-Glied und S-Glied
Diesen weiteren Block können wir nun hinter unser I-Glied schalten und durch Pfeile anbinden. Du fragst dich bestimmt, weshalb der Pfeil vor dem I-Glied ansetzt und was das kleine Minus neben der Pfeilspitze bedeutet. Nun, unser System gibt die Information über die abfließende Menge Wasser an den Anfang des Systems „zurück“, sodass unsere Regelung bei der Ermittlung der Füllstandshöhe den Abfluss mitberücksichtigt. Dies bezeichnet man als Rückkopplung. Das Minus gehört zum sogenannten Summierglied oder S-Glied, das Signale zusammenführt und als Kreis dargestellt wird.
Du siehst, das P-Glied bzw. Proportionalglied funktioniert wie alle anderen Glieder eigentlich ganz logisch, vor allem, wenn du immer die Proportionalitätskomponente im Hinterkopf behältst.
P-Glied bzw. Proportionalglied — häufigste Fragen
(ausklappen)
P-Glied bzw. Proportionalglied — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Reagiert ein P-Glied sofort oder verzögert auf eine Änderung am Eingangssignal?Ein P-Glied reagiert sofort auf eine Änderung des Eingangssignals, also ohne zeitliche Verzögerung. Sobald sich das Eingangssignal ändert, ändert sich das Ausgangssignal unmittelbar im gleichen Moment. Ein „Nachlaufen” wie bei verzögerten oder speichernden Gliedern tritt nicht auf.
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Was bedeutet der Faktor K beim P-Glied für das Ausgangssignal?Der Faktor
ist die Verstärkung des P-Glieds und legt fest, wie groß das Ausgangssignal im Verhältnis zum Eingangssignal ist. Mathematisch gilt 
. Ein größerer Betrag von macht die Reaktion am Ausgang entsprechend stärker.
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Kann der Faktor K beim P-Glied negativ sein?Der Faktor kann beim P-Glied negativ sein. Ein negatives bedeutet, dass das Ausgangssignal zur gleichen Zeit wie das Eingangssignal reagiert, aber mit umgekehrtem Vorzeichen. Dann führt eine positive Änderung am Eingang zu einer negativen Änderung am Ausgang.
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Was bedeutet das Minuszeichen am Summierglied bei der Rückführung im Blockschaltbild?Das Minuszeichen am Summierglied bedeutet, dass das rückgeführte Signal beim Zusammenführen subtrahiert wird. Der Eingang des nachfolgenden Blocks ist dann die Differenz aus dem vorwärts laufenden Signal und dem Rückführungssignal. So wird im Blockschaltbild eine negative Rückkopplung dargestellt.
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Regelungstechnik verstehen
Das P-Glied ist ein grundlegendes Element der Regelungstechnik und gehört zu den typischen Bausteinen in technischen Systemen. Wer sich mit Regelungstechnik beschäftigt, arbeitet mit Blockschaltbildern, Signalen und einfachen Modellen, um Systeme Schritt für Schritt zu beschreiben. So wird klar, wie aus Eingangsgrößen und Rückkopplung ein Verhalten entsteht, das sich vergleichen und einordnen lässt. Weitere Videos dazu findest du in unserem Informatikbereich.