Ohjausvirheitä

Ohjausvirheitä ovat poikkeamia ohjausjärjestelmän antaman käskyn ja prosessin todellisen tilan välillä. Ne kuvaavat tilannetta, jossa asetettu tavoite ei saavuteta tai sitä seurataan epätyydyttävästi. Yleinen mittaus on e(t) = r(t) - y(t), jossa r(t) on setpoint ja y(t) prosessin mitattu nykytila. Ohjausvirheitä tarkastellaan usein osana järjestelmän suorituskyvyn arviointia.

Syyt ohjausvirheisiin voivat olla sekä ulkoisia häiriöitä että järjestelmän sisäisiä rajoituksia. Mittauskohina ja sensorivirheet sekä viiveet voivat sekoittaa palautteen. Aktuaattorin rajoitukset ja saturaatio estävät käskyn toteutumisen. Mallin ja todellisen prosessin välinen ero, epälineaarisuus sekä ulkoiset häiriöt vaikuttavat vasteeseen ja virheeseen.

Virhetyyppejä voidaan hahmotella seuraavasti: transienttinen eli sallittu tilapäinen virhe vasteen aikana, joka yleensä haihtuu ilman pysyvää vaikutusta; pysyvä (steady-state) virhe, joka säilyy tasapainossa, erityisesti taustaympäristöjä vastaavan säätöparametrin puutteesta johtuen; systemaattinen virhe, joka johtuu mallin puutteesta tai säätöparametrien virheellisestä asettelusta; sekä satunnaiset virheet, joita aiheuttavat kohina ja epävarmuudet.

Havaitseminen ja hallinta perustuvat laadukkaaseen mittaukseen, häiriöiden eristämiseen sekä säätömenetelmien parantamiseen. Tekoina ovat PID-säädön ja sen parametrien optimointi, mallin tarkentaminen, etuvoittajan ja kompensoinnin käyttö sekä signaaliroottorin suodatus (esim. Kalman-suodatus) ja viiveiden kompensointi. Näin ohjausvirheitä voidaan vähentää ja systeemin suorituskykyä sekä turvallisuutta parantaa.