Kontrollisüsteemid

Kontrollisüsteemid on süsteemid, mis koguvad andmeid sensoritelt, töötlevad neid arvutuslikult ning juhivad toimevahendeid, et hoida või viia protsess soovitud olekusse. Need ühendavad füüsikalised protsessid ja tarkvara ning leiavad rakendust paljudes tööstuslike ning infrastruktuuriprotsesside valdkondades.

Peamised komponendid on protsessor või kontroller, mis teostab arvutuslikke otsuseid; mõõte- ja tajesensorid, mis annavad tagasisidet; ning toimeüksused (aktuaatorid), mis rakendavad kontrolli muutujatele (nt ventiilid, mootorid, pumbad).

Kontrollisüsteeme võib jagada avatud ahel (open-loop) ja suletud ahel (closed-loop). Avatud ahel ei kasutata tagasisidet, samas kui suletud ahel võtab selle teabe alusel protsessi dünaamikat parandada.

Peamised nõuded on stabiilsus ja soovitud dünaamiline käitumine. Lisaks mõõdetakse püsiv viga, ümbersuunatavus ja robustsus muutuvate tingimuste suhtes. Häireid ja vigade korral hindatakse süsteemi taluvust ja tagasiulatuvat mõju.

Kontrollistrateegiaid on mitmesuguseid. Laias kasutuses on PID-regulaator, mis ühendab proportsioneerimise, integreerimise ja derivatsiooni. Täpsemad meetodid hõlmavad model predictive control (MPC) ja staatusruumi meetodeid, mis kasutavad protsessi modelleerimist etteennustamiseks.

Arhitektuurid võivad olla keskne kontrollsüsteem või jaotatud kontroll, sageli PLC- ja SCADA-süsteemidena ning koos kohalike kontrollerite ja integreeritud süsteemidega.

Rakendused hõlmavad keemiatööstust ja energiasektorit, toorainetöötlemist, masinaautomaatikat, tootmisliine, transpordijuhtimist ja hoonete automatiseerimist.

Tulevikutrendid hõlmavad digitaalsete kaksikute kasutamist, sensori- ja IoT-ühenduvust, reaalajas analüüsi ning tehisintellekti integreerimist juhtimisotsustesse.