Säätöalgoritmit

Säätöalgoritmit ovat järjestelmiä tai ohjelmisto-osia, joiden tarkoituksena on hallita prosessin tilaa ja tuottaa asetuspisteen mukainen vaste. Ne toimivat yleisesti suljetussa säätöpiirissä, jossa mittausarvo palautetaan säädinlohkolle ja säädettävä toimilaite muuttaa prosessin syöttöä. Säätöalgoritmit voivat perustua malliin tai olla mallintamattomia, ja niiden tavoitteena on minimoida tilavirhe sekä varmistaa vakaasti toimiva, nopeasti sopeutuva vaste ottaen huomioon viiveet, häiriöt ja epävarmuudet.

Yleisimmän aseman saa PID-säätö (proportional, integral, derivative), joka soveltaa kolmiosaista virheeseen perustuvaa kontrollia. Muita yleisiä lähestymistapoja ovat tilaohjatut menetelmät (state-space), diskreetteihin aikoihin sovitetut mallit sekä nykyaikaiset menetelmät kuten mallipohjainen ennustava säätö (MPC) ja robusti kontrolli. Digitaalisessa ohjauksessa käytetään diskretoitua aikaa ja näytteenottoa, ja suunnittelussa huomioidaan rajoitteet sekä laskentateho.

Suunnittelun keskiössä ovat mallin tarkkuus ja järjestelmän stabiilisuus. Tuning-menetelmät voivat olla kokeellisia (esim. Ziegler–Nichols) tai mallipohjaisia optimointeja, ja tavoitteena on saavuttaa haluttu vastaus: hallittu yliveto, nopea reagointi ja minimoidut virheet. Suorituskykyä mitataan vasteaikojen ja virheiden perusteella sekä sovelluksen erityisvaatimusten mukaan.

Säätöalgoritmeja sovelletaan laajasti teollisuudessa, rakennusautomaation, robotiikan ja energiansäästön aloilla. Haasteita ovat epälineaarisuus, viiveet, rajoitteet ja mittausvirheet, joita nykyaikaiset menetelmät pyrkivät hallitsemaan turvallisesti ja luotettavasti.