Die Entwicklung der modellbasierten prädiktiven Regelungsverfahren reicht bis in die 1970er Jahre zurück. Ursprünglich im Bereich der Verfahrenstechnik entwickelt, wird diese Klasse von Regelungsverfahren heute für unterschiedlichste Prozesse in allen Industriezweigen angewendet. Die Vorteile gegenüber klassischen linearen Reglern sind u. a. in der expliziten Nutzung eines Prozessmodells für die Prädiktion des zukünftigen Verlaufs der Regelgröße zu sehen.

Die Herausforderung bei der Prozesskraftregelung beim Fräsen liegt im zeitvarianten Übertragungsverhalten der Regelstrecke begründet. Bedingt durch wechselnde Eingriffsgrößen sowie unbekannte Störgrößen, wie z. B. Werkzeugverschleiß, erfolgt eine Veränderung des Übertragungsverhaltens während der Bearbeitung. Für die Identifikation des Übertragungsverhaltens der Regelstrecke wird in dieser Arbeit auf die Nutzung von technologischem Prozesswissen in Form von Prozesskraftmodellen zurückgegriffen.

In dieser Arbeit wird ein modellbasierter prädiktiver Regler zur Kraftregelung beim Fräsen eingesetzt. Der Regler wird hinsichtlich technologischer und wirtschaftlicher Anforderungen an das Regelungssystem ausgelegt. Durch die Prädiktion des zukünftigen Verhaltens der Regelstrecke können wechselnde Eingriffsgrößen frühzeitig berücksichtigt werden, sodass Überlastzustände sicher verhindert und minimale Prozesshauptzeiten erreicht werden. Die Validierung erfolgt an Bauteilen aus dem Werkzeug- und Formenbau und zeigt, dass das entwickelte Regelungssystem unter technologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten signifikante Vorteile gegenüber bestehenden Regelungsarchitekturen aufweist.