Kontrollfunktsioonid

Kontrollfunktsioonid on funktsioonide kogum, mis määrab kontrollsisendi u(t) süsteemi olekust x(t) või väljast y(t) saadava teabe põhjal. Nende eesmärk on mõjutada süsteemi dünaamikat nii, et saavutada soovitud käitumine: stabiliseerimine, jälgimine, referentskäitumise järgimine või optimeerimine. Kontrollfunktsioonid võivad toimida nii avatud ahela kui ka suletud ahela juhtimisel, ning neid võib esitada statiliste (korduvkasutatavate) või dünaamiliste kontrollerite kujul.

Kõige levinumad kontrollfunktsioonid ja mõisted:

- Staatiline ehk staatiline tagasiside (state feedback): u(t) = -Kx(t). Siin muutub sisend sõltuvalt süsteemi hetkeseisundist.

- PID-kontroller: u(t) = Kp e(t) + Ki ∫ e(t) dt + Kd de(t)/dt, kus e(t) on vea (sisenemise ning soovituse erinevus) hetkeseinant.

- Optimaalne juhtimine: näiteks Linear Quadratic Regulator (LQR), kus kontrolli suunab mudelist ja eesmärkidest tulenev optimeerimine.

- Model predictive control (MPC): kontrollsisendi valik teostatakse tulevikuajal üle lühiajalise optimeerimise abil ning rakendatakse lühikese ajaperioodi jooksul.

Omadused ja rakendusviisid:

- Oma valdkonna mudelid ja eeldused määravad kontrollfunktsiooni type, levinuimad on lineaarse või mitte-lineaarse süsteemi kontrollerid.

- Oluline on stabiilsus, jõudlus ja robustsus ehk suutlikkus toime tulla mudeli ebakorrapärasustega ja sademete muutustega.

- Rakendused hõlmavad tööstusprotsesse, roboti-, lennukite, autotööstuse ja teiste tehniliste süsteemide juhtimist ning automatiseerimist.

Mõiste võib esineda ka teistes valdkondades, näiteks statistikas kontrollfunktsioonina endogeensuse kõrvaldamisel, kuid sellele keskendutakse Erinevates rakendustes kontrollfunktsioonid kujundavad süsteemi käitumist ja võimaldavad soovitud tulemusi saavutada.