Säätöpiirejä

Säätöpiirejä (säätöjärjestelmiä) tarkoitetaan järjestelmiä, joiden tarkoituksena on pitää jokin prosessin muuttuja, kuten lämpötila, paine, virtaus tai nopeus, halutulla tasolla käyttämällä palautetta prosessiarvosta. Tavoitteena on minimoida virhe asetetun tavoitteen ja todellisen arvon välillä.

Perusarkkitehtuuri muodostuu neljästä pääosasta: asetuksista (setpoint), mittauslähteestä (anturi), säätölaitteesta sekä toimilaitteesta.Virhe saadaan asettamalla setpoint ja todellinen arvo mittauksesta; tämän virheen perusteella ohjauslaitteisto määrittää ohjausvoiman, joka vaikuttaa prosessiin. Palautteinen säätö piiri muodostaa suljetun silmukan; ilman palautetta (avoin piiri) säätö on altis viiveille ja häiriöille.

Yleisin säätömenetelmä on PID-säätö (proportionaalinen, integraalinen ja derivatiivinen osa), joka reagoi virheeseen ja säätölaite muuttaa prosessin tilaa sen mukaan. Proportionaalinen osa reagoi virheeseen, integraalinen tasoittaa pitkäaikaisia virheitä, ja derivatiivinen ennakoi tulevaa muutosta. Näitä osia voidaan käyttää yhdessä tai erikseen. Tuning-menetelmät, kuten Ziegler-Nichols tai Cohen-Coon, auttavat löytämään sopivat kertoimet käytännön sovelluksiin.

Säätöpiirejä käytetään laajasti teollisuudessa, rakennusten automaatiossa, energiatuotannossa, laboratorioissa ja ajoneuvoissa. Nykyisin suurin osa ohjauksesta toteutetaan digitaalisesti PLC- tai mikropiiri-ohjauksilla, jolloin järjestelmä voi olla sekä reaaliaikainen että etä- ja datapohjainen. Keskeisiä suunnittelukysymyksiä ovat vakaus, vasteaika, robustius ja häiriöiden havaitseminen.