Kontrolsystemer

Kontrollsystemer er systemer som regulerer oppførselen til en prosess eller maskin for å oppnå et ønsket resultat. De gjør dette ved å måle en faktisk utgang, sammenligne den med en referanse, og bruke en kontrollalgoritme til å bestemme en handling som påvirker systemet via en aktuator. Hovedkomponentene er referanse, sensor, kontroller, aktuator og plante (den fysiske prosessen). En feedback-løkke er sentral i lukket sløyfe-kontroll, noe som tillater korrigering av avvik over tid. Åpen sløyfe har ingen tilbakemelding og er dermed mer sårbar for forstyrrelser.

Modellering og analyse av kontrollsystemer kan være kontinuerlige eller diskrete i tid, og beskrives ofte med overføringsfunksjoner eller tilstandsrom. Viktige spørsmål er stabilitet, ytelse og robusthet mot forstyrrelser. Målinger i frekvens- eller tidsdomene brukes for å karakterisere oppførselen og veilede designet.

Designmetoder varierer med kompleksiteten. For enkle systemer er PID-kontrollen vanlig, med tuningmetoder som Ziegler-Nichols eller Cohen-Coon. Mer komplekse systemer bruker tilstandskontroll, observeringsmetoder som Kalman-filter og modellbasert styring som MPC (model predictive control). Digitale kontrollsystemer implementerer algoritmene i mikroprosessorer, PLC-er eller innebygde enheter.

Kontrollsystemer anvendes i industriell automatisering, produksjon, robotikk, bil- og luftfartsteknikk, energisektoren og prosessindustrien. Målet er å oppnå stabilitet, ønsket respons og robusthet mot forstyrrelser, samtidig som sikkerhet og pålitelighet ivaretas.