controleinvoer

Controleinvoer is het signaal of de verzameling signalen die aan een dynamisch systeem wordt toegevoerd om het gedrag van het systeem te beïnvloeden. Het vormt de input van de regeling en geldt naast externe verstoringen als de stuurparameter waarmee men gewenste toestand of output nastreeft.

In wiskundige termen wordt de controleinvoer vaak aangeduid met u(t) voor continue processen of u[k] voor discrete processen. Het signaal staat in relatie tot de toestand x(t) of de uitvoer y(t) via de systeemequaties, bijvoorbeeld dx/dt = f(x, u, t) in continu tijd of x[k+1] = f(x[k], u[k], t_k) in discrete tijd. De controleinvoer kan bestaan uit meerdere componenten (een vector) en is vaak beperkt door actuatoren: grenzen, snelheid of vermogen.

Er zijn verschillende typen controleinvoer. Open-loop controle gebruikt een vooraf bepaalde invoer zonder feedback, terwijl gesloten-loop controle de in op basis van meetwaarden berekende invoer corrigeert om afwijkingen te minimaliseren. Voorbeelden zijn het toepassen van een motorstuurkoppel, het regelen van een raampje met een servomotor, of het sturen van het aantal koolzuurflessen bij een CO2-regeling. In veel systemen speelt de controleinvoer samen met de systeemuitvoer en wordt deze afgeleid vanuit een regelstrategie zoals PID-regelaars, lineaire staat-feedback, optimale controles of modelvoorspellende besturing (MPC).

Praktische aspecten omvatten actuatorsaturatie, vertragingen en rate-limitering, die de effectiviteit van de controleinvoer kunnen beperken. Ontwerp en analyse richten zich op stabiliteit, robuustheid en reachability (bereikbaarheid) van het gewenste eindpunt, evenals op de compatibiliteit met meet- en storingsinformatie.