juhtimissüsteeme

Juhtimissüsteemid on süsteemid, mis reguleerivad teise süsteemi olekut või käitumist eesmärgiga saavutada soovitud tulemus. Neid kasutatakse laialdaselt tööstuses, automatiseerimises ja tarbesüsteemides ning neid kirjeldatakse sageli avatult (avatud ahelaga) või suletud ahelaga juhtimise kaudu, kus tagasiside aitab vead kompenseerida.

Põhikomponendid on andurid, aktuaatorid, juhtmoodul (kontroller) ja protsess ehk plant. Andmed kogutakse andurite kaudu, kontroller arvutab vajaliku toimingu ning aktuaator rakendab selle protessile. Tagasiside võimaldab süsteemi vastust korrigeerida ja püsiväärtust tagada.

Juhitavate süsteemide tüübid hõlmavad pidevat (jätkuvat) ja diskreetset juhtimist. Levinud algoritmid on PID (proportsionaalne, integratiivne ja derivaator) juhtimine, samuti mudeilipõhine ennustav juhtimine (MPC) ja adaptiivne juhtimine, mis kohandub protsessi muutustega.

Mudeldamine ja disain põhinevad diferentsiaalvõrranditel, olekruumil või ülekandes suhetel (transfer funktsioonid). Disain ja hindamine tehakse sageli simulatsioonide abil, kasutades blokdiagramme ja arvutuslikke mudeleid ning spetsiaalseid tööriistu.

Juhtimissüsteemide kvaliteedi hindamisel keskendutakse stabiilsusele, üleminekuperioodidele, püsiväärtuse veale ning robustsusele. Samuti hinnatakse reageerimiskiirust, usaldusväärsust ja turvalisust.

Rakendused hõlmavad tööstusprotsesside juhtimist (keemia, nafta ja gaas, toorained), tootmislined, robootika ja masinaautomaatika, hoonete automatisatsiooni ning energia- ja transpordisektorit.

Ajalooliselt on juhtimisteooria arenenud 20. sajandi kesk- ja lõpupoolel: Nyquist ja Bode’i tööde mõju stabiilsusanalüüsile; PID-kontrollerite laialtleviklus 1940.–1950. aastatel; PLC-d 1960ndatel; digitaalse ja võrguühendusega juhtimise areng tänapäeval.

Tulevikus rõhutatakse turvalisust, energiatõhusust ja tehisintellekti integreerimist juhtimissüsteemides ning ühilduvuse parandamist erinevate platvormide vahel.