antiwinduptoimenpiteet

Antiwinduptoimenpiteet ovat ohjausjärjestelmien suunnittelussa käytettyjä keinoja estää integraattorin windup, kun toimilaite saturoi. Windup syntyy, kun säädin – usein PID-säädin – jatkaa virheen keräämistä ja integroitu osa kasvaa, vaikka todellinen vaste ei pysty toteutumaan aktuaattorin rajoitusten vuoksi. Tämä voi johtaa suuria ylilyöntejä, epävakautta ja pitkäkestoista palautumista, kun järjestelmä pääsee takaisin lineaariseen alueeseen.

Yleisimmät ratkaisut ovat: (1) ehtoinen integraatio eli conditional integration, jossa integrointi pysäytetään tai hidastetaan saturoituneessa tilassa; (2) back-calculation, jossa integraattorin vaikutusta oikaistaan huomioimalla aktuaattorin rajoitus ja estetään tarpeetonta lisäintegrointia; (3) integraattoritason rajoittaminen eli clamping, jolla integrointi pidetään ennalta määritellyllä alueella; (4) bumpless transfer, jolla ohjauksen siirtymät tapahtuvat ilman häiriöitä; (5) anti-windup-kerroin tai takaisinkytkentä, jolla windup-vaikutus minimoidaan säätöparametrien avulla.

Suunnittelussa huomioitavia tekijöitä ovat aktuaattorin dynamiikka, saturointirajat, viiveet sekä mittaus- ja sensorivirheet. Valittu menetelmä riippuu sovelluksesta: joissakin järjestelmissä riittää pelkkä clamping tai ehtoinen integraatio, toisissa tarvitaan dynamiikkaa huomioiva takaisinkytkentä tai back-calculation -lähestymistapa. Testauksessa tutkitaan suuria askel- ja saturaatio-tilanteita sekä varmistetaan nopea ja vakaa palautuminen.

Sovellusalueita ovat teollisuusprosessit, moottorinohjaukset, ilmailu, robotiikka ja laitehallinta. Hyvin toteutetut antiwindup-toimenpiteet parantavat vasteaikaa, vakautta ja ehkäisevät ohjauksen ylivuotoa sekä haitallisia siirtymiä saturaatioon.