Lineaarisäätimistä

Lineaarisäätimet ovat säätöjärjestelmiä, jotka perustuvat lineaarisiin matemaattisiin malleihin. Ne ovat yleinen valinta monissa automaatiosovelluksissa, joissa prosessin käyttäytymistä voidaan approksimoida lineaarisesti. Säätimen tavoitteena on ohjata järjestelmän ulostuloa haluttuun arvoon pitämällä poikkeama annetusta referenssisignaalista mahdollisimman pienenä. Lineaarisäätimien suunnittelussa hyödynnetään usein Laplace-muunnosta ja siirtofunktioita järjestelmän dynamiikan analysoimiseksi ja säätöalgoritmin määrittämiseksi.

Yleisin lineaarisäätimen tyyppi on PID-säädin (proportional-integral-derivative). P-osa reagoi välittömästi virheeseen suhteuttamalla säätötoimenpiteen virheen suuruuteen. I-osa eliminoi pitkäaikaisen virheen integroimalla virheen ajan suhteen, mikä auttaa saavuttamaan tarkemman lopputuloksen. D-osa ennakoi tulevaa virhettä virheen derivaatan perusteella, mikä voi parantaa järjestelmän vakautta ja nopeuttaa sen reagointia muuttuviin olosuhteisiin.

Lineaarisäätimien suunnitteluprosessiin kuuluu tyypillisesti säätimen parametrien, kuten vahvistusten, viritys. Virityksellä pyritään saavuttamaan hyvä tasapaino nopean vasteen, vakauden ja mahdollisimman pienen virheen välillä. Vaikka lineaarisäätimet ovat tehokkaita monissa sovelluksissa, ne voivat olla rajoitettuja, jos säädettävä prosessi on erittäin epälineaarinen tai jos toimintapisteet vaihtelevat merkittävästi. Tällöin voidaan harkita epälineaarisia säätömenetelmiä.