Kontrollitekniikassa

Kontrollitekniikka, tunnettu myös säätötekniikkana, on automaatio- ja järjestelmäteorian ala, joka keskittyy dynaamisten järjestelmien palautteen avulla tapahtuvaan ohjaukseen. Tavoitteena on saada järjestelmä seuraamaan haluttua vasteetta tai pitämään sen tilan muuttumattomana häiriöistä ja epävarmuuksista huolimatta. Järjestelmä koostuu prosessista, syötteistä, sensoreista, toimilaitteista sekä palautesilmukasta ja säätimestä.

Käytännön mallinnus ja säätö perustuvat sekä klassisiin että moderneihin kontrolliteorian lähestymistapoihin. Klassinen lähestymistapa sisältää avoimen ja suljetun silmukan säätöä sekä PID-säätöä, Bode- ja Nyquist-analyyseja. Modernit lähestymistavat, kuten tilakontrolli (state-space), robusti- ja adaptivikontrolli sekä ennustava kontrolli (MPC), käsittelevät epävarmuuksia ja monivariaabeleja järjestelmiä. Mallinnus voi olla lineaarinen tai epälineaarinen; yleisesti käytetään lineaarista LTI-mallia tai tilamallia sekä siirtofunktioita, ja digitaalisissa ohjaimissa tehdään diskretisointi.

Suunnittelussa ja analyysissä korostuvat stabiilius ja suorituskyky. Tärkeitä mittareita ovat vasteaika, nousu (overshoot), asettumisjakso sekä viiveen ja pysyvyyden hallinta. Epävarmuudet, viiveet ja mittausvirheet vaativat robustia, adaptiivista tai ennustavaa lähestymistapaa sekä testaamista simulaatioissa ja todellisissa sovelluksissa.

Sovellusalueet kattavat prosessiteollisuuden, kemikaalien ja energia-alan sovellukset sekä robotiikan, auto- ja ilmailuteollisuuden ohjauksen. Työkaluina käytetään usein MATLAB/Simulinkia, Pythonin kontrollikirjastoja sekä LabVIEW:ta sekä PLC- ja sulautettuja ohjaimia.