Kontrollteknik

Kontrollteknik, eller reglerteknik, är ett tvärvetenskapligt område inom teknik och matematik som studerar hur dynamiska system beter sig och hur man med feedback och styrning kan påverka dem för att uppnå önskad prestanda. Målet är att säkerställa stabilitet, noggrannhet, snabba svar och robusthet mot störningar genom att utforma reglerkretsar som styr processer, maskiner och system.

Modellering och analys utgör grundstenarna. System modelleras vanligtvis med differentialekvationer eller tillståndsrumsliga representationer samt transferfunktioner. Analysverktyg inkluderar tidsdomän- och frekvensdomänstekniker, såsom root locus, Bode-, Nyquist eller Lyapunov-teori för att bedöma stabilitet och prestanda. Designmetoder kan vara klassisk reglerteknik (PID-regler, lead/lag), eller modern reglerteknik som optimal kontroll (LQR), modellprediktiv kontroll (MPC) och robust kontroll (H-infinity).

Vanliga komponenter i ett reglerimplementation är processen/plantan, sensorer som ger återkoppling, aktuatorer som påverkar processen, regleren som beräknar styrsignaler samt estimatorer/observerare (t.ex. Kalman-filter) vid osäkerhet eller brus. Alternativa tillvägagångssätt innefattar adaptiv och ickelinjära regleralgoritmer samt diskret tidsreglering för digitala styrsystem.

Användningsområden inkluderar processindustri, energi och kraftsystem, tillverkningsautomation, robotik, fordons- och flygindustrin samt bygg- och klimatteknik. Verktyg som Matlab/Simulink och specifika PLC/SCADA-ramverk används för modellering, simulering och implementering. Viktiga utmaningar är osäkerhet i modeller, tidsfördröjningar, icke-linjäritet och säkerhet i automatiserade system.