Säätövoimaa

Säätövoima on ohjausjärjestelmän toiminta- tai ohjaussignaali, jolla vaikutetaan kohdeyksikköön (plant) sen asetettujen tavoitteiden saavuttamiseksi. Se on signaali, joka syötetään aktuaattoriin ja muuttaa sen fyysistä vasteen, kuten voimaa, momenttia, painetta tai jännitettä. Säätövoima muodostuu osana säätöjärjestelmää yhdessä mittausarvon ja asetustavoitteen kanssa.

Järjestelmässä mittausyksikkö mittaa muuttujan y(t), ja virhesignaali e(t) = r(t) − y(t) ohjaa säätöä. Säätövoima u(t) määritellään sen jälkeen säädinalgoritmilla. Yleisiä ratkaisuja ovat PID-säädin, jossa u = Kp e + Ki ∫ e dt + Kd de/dt, sekä muut malliohjaukseen (MPC) tai tilapoistolähtöisiin menetelmiin perustuvat ratkaisut. Käytännössä säätövoima voi olla eri fysikaalista arvoa riippuen aktuaattorista, esimerkiksi jännite, virta, paine, voima tai momentti.

Säätövoimalla on rajoituksia: suurin ja pienin arvo, sekä mahdolliset nopeus- tai seuranta-rajat sekä epälineaarisuudet. Tällöin käytetään anti-windup-tekniikoita ja rajoituksia huomioivia algoritmeja. Osa järjestelmistä tarvitsee estimointia ja stabiilisuudesta huolehtimista, kun mittaus on epätarkka tai viiveet esiintyvät.

Säätövoimaa käytetään teollisuusprosesseissa, robotiikassa, rakennusautomaatiossa ja ajoneuvojen ohjauksessa. Termi kuvaa yleisesti ohjaussignaalin fyysistä vaikutusta tai aktuaattorivoimaa.