Stjórnunarkerfi

Stjórnunarkerfi eru kerfi sem hafa það að markmiði að hafa stjórn á hegðun annars kerfis til að ná fyrirfram skilgreindum markmiðum. Slík kerfi safna gögnum með sensorum, bera þau saman við viðmið og nota stýringu til að hafa áhrif á hegðun eða framleiðsluferli. Í störfum sínum leggja stjórnunarkerfi grunn að stöðugleika, öryggi og hagkvæmni í mörgum kerfum.

Í grundvallarbyggingu eru oft fjórir meginþættir: sensorar til mælinga, stýrireining (controller) sem reiknar viðeigandi boð, aktuatorar sem framkvæma breytingar, og kerfið sem er stjórnað (plöntan). Boðin sem stýrireiningin sendir til aktuatora breyta öðrum þáttum kerfisins og þannig móta útkomu.

Opinn stýrikerfi (open-loop) framkvæmir aðgerðir án endurgjafar frá úttaki; ákvarðanir byggjast á fyrirfram gefnu áreiti. Lokið stýrikerfi (closed-loop) starfar með endurgjöf: úttaki er mælt, borin saman við viðmið og stýringin aðlaga boð til að minnka villu.

Stjórnunarkerfi eru mikið notuð í iðnaði (framleiðsla, efnaferlar), vélum og tækni (robotika, akstur) og byggingar- og veitukerfi (loftun, stýring á hitastigi og orku). Í dag eru mörg kerfi rafræn og tölvuvædd, þar sem forritanlegir stjórntæki (PLCs), örgjörvar eða netvæt tölvur koma að notkun.

Kenningar stjórnunarkerfa byggja á stjórnunartölfræði og tengjast hugmyndum um stöðugleika og responser. Algengar aðferðir eru PID-stýring sem samanstendur af hlutfalls-, innleiðslu- og afleiðuþætti, auk annarra aðferða eins og forspárstýringu (MPC) og aðlögunarstýringa. Öflugri stjórnunarkerfi stuðla að hraðari nákvæmni, minni villu og betri áreiðanleika.