Positionsreglering

Positionsreglering är en del av reglerteknik som syftar till att få ett system att nå och hålla en angiven position trots störningar och variation i belastning. En reglerkrets används där en referensposition r sätts och en sensor mäter den faktiska positionen y. Felet e(t) = r − y(t) används för att beräkna en styrsignal u(t) som påverkar plantan. Plantan består vanligtvis av en aktuator (t.ex. en motor) och mekaniska egenskaper som tröghet, dämpning, friktion och spel (backlash). Sensorer som encodrar eller potentiometrar ger positiondata, och styrsignalen överförs genom drivdon till aktuatorn.

Reglerstrategierna varierar, men den vanligaste är PID-reglering, som kombinerar proportionell, integrerande och derivativ återkoppling för snabb och noggrann reglering. För mer komplexa eller högprecisionssystem används även metoder som LQR eller MPC.

Designprocessen innefattar modellering av plantan (linjär eller icke-linjär), val av reglerare, simulering och implementering i digital hårdvara (mikrokontroller, PLC eller DSP), samt justering av parametrar för att uppfylla krav på noggrannhet, snabbhet och robusthet mot störningar. Viktiga prestandamål inkluderar noggrannhet, snabb respons, stabilitet och motståndskraft mot variationsfriktion, brus och tidsfördröjningar.

Tillämpningar inkluderar robotarmar, CNC-maskiner och precis positionering i optik‑, mekatronik‑ och fordonsrelaterade system. Vanliga utmaningar är friktion, backlash, hysteres och sensorbrus samt tidsfördröjningar i mätning och reglerning.