Kontrollalgoritmer

Kontrollalgoritmer er algoritmer, der bruges til at regulere dynamiske systemer ved at behandle målte signaler og generere styresignaler. De opererer normalt i en lukket feedbacksløjfe, hvor fejl mellem den ønskede reference og den faktiske output bruges til at korrigere systemets handlinger og holde forløbet inden for ønskede rammer.

De mest udbredte typer inkluderer PID-kontrollere (proportional, integral og differential), som justerer styresignalet baseret på fejlen og dens ændringer; tilstandsbaserede kontroller såsom LQR (Linear Quadratic Regulator) og andre metoder inden for tilstandsstyring; modelbaserede metoder som Model Predictive Control (MPC); samt adaptive og robuste kontroller til at håndtere ændrede forhold og forstyrrelser.

Designet af en kontrolalgoritme indebærer typisk en model af systemet, definition af kontrolmål og valg af en egnet kontrolstruktur. Justering af parametre (tuning) kan ske manuelt, med klassiske metoder som Ziegler-Nichols, eller gennem optimering baseret på ønsket ydeevne. Implementering i realtid kræver hensyn til samplingstid, forsinkelse, begrænsninger og anti-windup.

Anvendelsesområdet for kontrollalgoritmer spænder fra procesindustrien og robotteknik til luftfart, bilteknik og energisystemer. De bruges til temperaturstyring, positionsstyring, hastighedsregulering og koordinering af komplekse systemer.

Vurdering af ydeevne baseres på måledata som opstigningstid, overshoot, stationær fejl og robusthed over for støj og forstyrrelser. Udfordringer inkluderer ikke-lineariteter i systemet, tidsforskydninger, begrænsede kontrolkapaciteter og beregningsressourcer i indlejrede eller realtidsmiljøer.