Säätöstrategian

Säätöstrategia tarkoittaa menetelmiä ja rakenteita, joiden avulla dynaamista järjestelmää ohjataan seuraamaan haluttua referenssiä tai ylläpitämään tavoitekuntoa häiriöiden vallitessa. Säätöstrategia määrittelee, miten mittaussignaalit siirretään, miten toimilaite aktivoidaan ja miten järjestelmän käyttäytymistä arvioidaan.

Keskeisiä komponentteja ovat järjestelmän malli, referenssi, mittaus, toimilaite ja säätölohko. Tavoitteita ovat vakaus, tarkka seuraaminen, häiriöiden hylkääminen sekä suorituskykyä kuvaavat kriteerit kuten seurannan tarkkuus, yliojka ja laskeutumisaika sekä robustius epävarmuuksiin nähden. Lisäksi huomioidaan rajoitteet, kuten aktuaattorin saturaatio ja viiveet sekä järjestelmän lineariteetti.

Yleisimmät lähestymistavat jakautuvat palautteeseen (feedback), etäisyyteen perustuvaan ennakkotoimintaan (feedforward) sekä näiden yhdistelmiin. Mallipohjaiset ja tilaympäristöön perustuvat menetelmät kattavat klassisen PID-säätöksen, tila-avaruusmenetelmät kuten LQR, sekä robustit tai adaptatiiviset lähestymistavat kuten H-infinity tai adaptiiviset säätöstrategiat. Diskreetti ja jatkuva ajoitus sekä hajautetut tai keskitetyt ratkaisut ovat vaihtoehtoja sovelluksesta riippuen.

Suunnitteluprosessi aloitetaan järjestelmän mallintamisella, sopivan säätöstrategian valinnalla ja simuloinnilla, jota seuraa implementointi, viritys ja validointi käytännön järjestelmässä. PID-virityksen klassisia ohjeita, kuten perusregulointi ja virityssäännöt, käytetään usein lähtökohtana, erityisesti yksinkertaisissa prosesseissa. Kehityksen myötä korostuvat robotiikka, teollisuusautomaatio sekä dataohjainen suunnittelu.