Kontrollistrategiat

Kontrollistrategiat kuvaavat keinoja, joilla dynaaminen järjestelmä säädetään saavuttamaan haluttu toiminta. Niitä käytetään laajasti automaatiossa, prosessinhallinnassa ja robotiikassa, ja ne perustuvat järjestelmän mallinnukseen sekä päätöksentekoprosesseihin ottaen huomioon häiriöt, mittausvirheet ja vaaditun suorituskyvyn.

Keskeiset ryhmät ovat palautekontrolli (reagointi virheeseen), etukäteen tapahtuva kontrolli (feedforward) sekä näiden yhdistelmät. Ohjausta voidaan toteuttaa jatkuvana tai diskreettinä sekä analogi- että digitaalista toteutusta hyödyntäen.

Yleisimmät ohjauslajit ovat klassinen ohjaus, kuten PID-säätö ja lead–lag -verkot; robustiohjaus (esim. H-infinity), sopeutuva ohjaus sekä optimaaliset ratkaisut. Mallipohjainen ohjaus, erityisesti model predictive control (MPC), on yleistynyt, kun on huomioitava rajoitteet ja ennusteet.

Suunnitteluprosessi sisältää mallinnuksen ja tunnistamisen, säätöparametrien valinnan ja viritysprosessin, vakauden ja suorituskyvyn analyysin sekä simuloinnin. Toteutuksessa painotetaan robustiutta, turvallisuutta sekä huomioita mittaus- ja viiveongelmien suhteen. Testaus ja vaiheittainen käyttöönotto ovat tyypillisiä.

Sovelluksia ovat muun muassa lämpötilan, paineen ja nopeuden hallinta teollisuusprosesseissa, ajoneuvojen ohjaus sekä robotiikan ja ilmailun järjestelmät.

Haasteita ovat mallin epävarmuus ja epälineaarisuus, mittaus- ja häiriömelu, viiveet sekä kustannukset. Valinta riippuu tavoitteista: optimaalinen suorituskyky versus vakaus ja turvallisuus sekä käytettävissä oleva laskentakapasiteetti.