Ohjausmallien

Ohjausmallit ovat matemaattisia tai konseptuaalisia malleja, jotka kuvaavat ohjauksen ja hallinnan toimintaa järjestelmässä. Ne määrittelevät, miten ohjaussignaalit vaikuttavat lopputulokseen ja miten järjestelmä reagoi häiriöihin sekä muutoksiin. Ohjausmallien tarkoituksena on tukea ohjausjärjestelmän suunnittelua, simulointia, analysointia ja optimointia.

Ohjausmallit voivat olla fyysisiä kuvauksia tai tilastollisia sekä dynamiikkaan perustuvia malleja. Tyypillisiä jaotteluita ovat lineaariset ja epälineaariset mallit sekä jatkuva- ja diskretiaikaiset järjestelmät. Suunnittelussa käytetään sekä perinteisiä menetelmiä, kuten PID-säätöä, että moderneja tekniikoita, kuten tilayhtälöihin perustuvia menetelmiä (LQR), mallipohjaista ennustamista (MPC) sekä robusti- ja adaptiivisia ohjausmenetelmiä. Ohjausmallien valinta riippuu järjestelmän dynamiikasta, mittausmahdollisuuksista ja vaaditusta suorituskyvystä.

Käyttökohteita ovat teollisuusprosessit, robotiikka, ilmailu ja autoala, energiajärjestelmät sekä monimutkaiset kuluttajalaitteet. Mallien laatua arvioidaan identifioinnin ja validoinnin avulla: mallin parametrit sovitetaan havaintoihin ja mallin ennusteita testataan erillisillä datoilla.

Esimerkki: lämpötilan säätö, jossa ohjausmalli kuvaa lämpöjärjestelmän dynamiikan ja säätö sijoitetaan PID-säätimellä halutun lämpötilan saavuttamiseksi.