Ylipurskautuminen

Ylipurskautuminen on suomenkielinen termi, joka kuvaa ilmiötä, jossa järjestelmän vaste ylittää kohdearvon tai lopullisen vakiintuneet arvon hetkellisesti muutos- tai häiriötilanteen jälkeen. Sitä käsitellään erityisesti aikadomainessa analyysissä, kuten säätötekniikassa ja signaalinkäsittelyssä, jossa vasteen huippuarvo voi olla suurempi kuin lopullinen vakiintuneen tilan arvo.

Ilmiö ilmaistaan usein huippuylipurskautumisena ja se mitataan suhdelukuna lopulliseen arvoon. Esimerkiksi vastauksen huippuarvo minus lopullinen arvo jaettuna lopullisella arvolla sekä kertomana prosentteina antaa huippuylipurskautumisen suuruuden. Ylipurskautuminen liittyy yleensä järjestelmän dynaikkaan, kuten vähäiseen vaimennukseen, suureen silmukkatulokseen tai aikaviiveisiin, ja se voi ilmetä sekä lineaarisissa että ei-lineaarisissa järjestelmissä.

Sovelluksensa ja kontekstinsa mukaan ylipurskautuminen voi ilmetä monissa tekniikan alueissa, esimerkiksi mekaanisissa tai sähköisissä järjestelmissä, robotiikassa ja prosessien säätöjärjestelmissä. Se voi johtua liian korkeasta palautteen voimakkuudesta, viiveestä säätörakenteessa, epävarmuuksista järjestelmän mallissa tai epälineaarisuuksista.

Ehkäisy ja hidastaminen tapahtuvat useilla keinoilla: vaimennuksen lisääminen, säätöparametrien (esim. palautesuhteen tai kytkentävakioiden) säätäminen, etukumulointi tai ennakkotoimet sekä anti-windup-tekniikat, jotka estävät aktuaattoreiden ylikuumenemisen tai saturoitumisen. Ylipurskautumista hallitaan usein analysoimalla vasteen aikakäyrittämiä ja optimoimalla järjestelmän dynaaminen vastaus.