Die größte Leistung Adolf Leonhards sind seine Arbeiten zur Regelungstechnik. Sein 1940 im Springer-Verlag erschienenes Buch "Die selbsttätige Regelung in der Elektrotechnik" wurde noch während des Krieges 1944 in den USA nachgedruckt und auch ins Japanische und Türkische übersetzt. In Japan avancierte das Buch zum Standardwerk und erlebte mehrere Auflagen.
Das Buch fasste die bisher nur im Rahmen spezieller Anwendungen bekannte Regelungstechnik zusammen und schuf eine theoretische, anwendungsneutrale Grundlage. Leonhard beschrieb hier zum ersten Mal einen Regelkreis als Verbindung einer Regelstrecke und eines Reglers und führte die heute noch gebräuchliche Darstellung als Blockschaltbild ein. Regelungstechnische Anlagen, die auf diesen Grundlagen basieren, finden sich heute in nahezu allen technischen Geräten, vom Auto bis zur großtechnischen Produktionsanlage.
Bei einem solchen Regelkreis wird eine kritische Messgröße überwacht und mit Hilfe eines oder mehrerer Stellglieder nachgeregelt. Ein einfaches Anwendungsbeispiel ist ein moderner Brauchwasser-Boiler im Sanitärbereich, der mit Hilfe eines Thermometers die Temperatur des enthaltenen Wassers misst und diese mittels eines Heizelements konstant hält. Dabei gehören Thermometer und Heizung zur Regelstrecke, und dem Regler fällt die Aufgabe zu, den gemessen Wert mit dem Sollwert zu vergleichen und bei Bedarf das Heizelement zu aktivieren.
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