Säätöjärjestelmissä

Säätöjärjestelmissä tarkoitetaan järjestelmiä, joiden tehtävänä on pitää tai seurata asetettua referenssiarvoa prosessin suureessa. Ne käyttävät palautetta mitatusta tuloksesta ja muokkaavat ohjaussignaalia siten, että virhe pienenee. Tyypillisiä prosessimuuttujia ovat esimerkiksi lämpötila, nopeus, paine ja virtaus.

Järjestelmän pääosat ovat prosessi (muuttuva järjestelmä), anturi (mittaus), säätö- tai ohjauselementti sekä toimilaite (aktuaattori), joka muuttaa signaalin käytännön vaikutukseksi. Avoin (avosilmukka) säätö ei käytä palautetta, kun taas suljettu silmukka hyödyntää mittausta ja virhettä ohjatakseen kohti referenssiarvoa.

Säätömenetelmät jakautuvat perinteisiin ja moderneihin keinoihin. Yleisimmät analogiset ja digitaaliset säätimet ovat P-, PI- ja PID-säätimet. PID-säätimessä yhdistyvät proportional, integral ja derivative -toiminnot, mikä parantaa vasteaikaa ja häiriöihin reagointia. Nykyisin järjestelmissä käytetään usein digitaalista ohjausta, ohjelmoitavia logiikoita (PLC) tai mikro-ohjaimia.

Suorituskyky riippuu sekä prosessin dynamiikasta että säätöstrategiasta. Keskeisiä mittareita ovat pysyvä virhe, asettumisaika sekä mahdollinen ylivuoto, ja järjestelmän kyky torjua häiriöitä.

Esimerkkejä sovelluksista ovat lämpötilansäätö, nopeuden säätö moottorissa sekä paine- tai virtausjärjestelmien hallinta teollisuudessa. Säätöjärjestelmiä käytetään laajasti prosessi- ja automaatioaloilla sekä robotiikassa ja energiatehokkaan toiminnan optimoimisessa.