Nopeudensäätö

Nopeudensäätöä tarkoittaa järjestelmän pyörimisnopeuden hallintaa tavoitteena ylläpitää asetettu nopeus. Se toteutetaan yleensä suljetun silmukan ohjauksella, jossa mitataan todellinen nopeus, verrataan sitä toivottuun setpointiin ja säädetään syötöä virheen perusteella. Tavoitteena on minimoida virhe, vastustaa häiriöitä ja tarjota haluttu vasteajo.

Järjestelmän toimintaperiaate perustuu kolmeen osaan: mittaus, säätö ja toimilaite. Nopeuden mittaamiseen käytetään esimerkiksi pako- tai tachorotaatioantureita, enkoodereita tai Hall-anturitekniikkaa. Verrattuaan mitattu nopeussetpointtiin säätöalgoritmi tuottaa kontrollisignaalin, joka ohjaa toimilaitetta kuten sähkömoottorin nopeuden osoittavaa johdinta, PWM-ohjausta tai vaihteistokäyttöä. Suljettu säätö mahdollistaa dynaamisen virheen korjaamisen ja häiriöiden, kuten kuorman muutosten tai jännitehäiriöiden, vaikutuksen minimoimisen.

Yleisimmät säätömenetelmät ovat PID-säätö (proportional-integral-derivative), joka sovittaa virheen sekä sen kertynyttä että virheen muutosnopeutta. Tarvittaessa käytetään myös feedforward-ominaisuuksia, mallipohjaista säätöä tai robustiutta parantavia menetelmiä. Digitaaliset ohjaimet mahdollistavat monimutkaisemmat kontrollirakenteet sekä adaptiiviset tai ennakoivat algoritmit.

Sovellusaloja ovat esimerkiksi DC- ja AC-moottorit, konvehtorit, ilmanvaihtokoneet, puhaltimet sekä auton vakiopolkimme cruise-control. Nopeudensäätöä suunniteltaessa huomioidaan vasteaika, jarrutus, pysyvyys, mittausvirheet ja ympäristön muutokset.