Kontrolstrategier

Kontrolstrategier är metoder som används för att påverka dynamiken i ett system så att det uppnår ett önskat beteende eller en viss målfunktion. Strategierna kan vara öppna (öppen loop) eller stängda (sluten loop) beroende på om feedback används. En viktig uppdelning är mellan feedbackreglering, som korrigerar avvikelser i realtid, och feedforward-reglering, som reagerar på kända störningar innan de påverkar systemet.

Klassiska kontrollstrategier inkluderar PID-reglering (proportionell, integrerande och deriverad) samt olika former av feedforward- och tvåstegsreglering. Dessa metoder används ofta i industriella processanläggningar och enklare mekaniska system på grund av sin robusthet och låga beräkningskostnad. On-off-reglering förekommer också i enklare reglerapplikationer.

Moderna kontrollstrategier bygger på systemmodellering och optimering. Exempel är linjär kvadratisk regulator (LQR), modellprediktiv reglering (MPC) och robust reglering som H-infinity-reglering. Adaptiv reglering justerar parametrar i realtid för att hantera förändringar i systemdynamik. Sliding mode-reglering används för att förbättra robusthet hos icke-linjära eller osäkra system.

Datadrivna och lärande baserade metoder växer inom kontrollteknik. Förstärkningsinlärning och neurala nätverksbaserade reglerare används särskilt när modellen är komplex eller svår att beskriva exakt, ofta i kombination med traditionella metoder för säkerhet och stabilitet.

Användningsområden omfattar processindustrin, energi, kemi, robotik, bil- och flygindustrin samt automatiserade tillämpningar i tillverkning och tjänstesektorn. Designprocessen innefattar modellering eller systemidentifiering, reglerarkonstruktion och val av strategi, följt av simulering, stabilitets- och prestandautvärdering samt implementering med hänsyn till sensorstörningar, tidsfördröjningar och säkerhetskrav. Viktiga utvärderingsverktyg är frekvens- och tidsdomänanalys samt Lyapunovbaserad stabilitetsbedömning.