kontrollijärjestelmää

Kontrollijärjestelmä on järjestelmä, jonka tehtävänä on säätää ja ohjata prosessin tilaa tai toimintaa kohti haluttua tavoitetilaa. Siihen liittyy mittausantureilla saatu todellinen tila, vertailu viitearvoon ja päätöksen teko sekä toimilaitteiden säätö. Usein hyödynnetään palautetta: erotetaan todellinen tila ja toive-arvo, ja ero muuttaa ohjaussignaalia. Järjestelmä voi olla avoimen silmukan tai suljetun silmukan muodossa; suljettu silmukka hyödyntää palautetta.

Keskeisiä osia ovat prosessi (plant), ohjauslaite (controller), mittaus- ja anturijärjestelmä sekä toimilaitteet. Prosessi on se, jota säädetään; ohjain päättää toimenpiteen; anturit mittaavat tilaa ja palauttavat tiedon ohjaukselle; toimilaitteet vaikuttavat prosessiin. Palautesignaali mahdollistaa säätötoimenpiteet.

Kontrollijärjestelmää kuvaillaan matemaattisesti usein differentiaaliyhtälöillä, siirtofunktioilla tai tilayhtälöillä. Tärkeimpiä suorituskyvyn kriteerejä ovat vakaus, tarkkuus, vasteaika, ylilyönnit sekä häiriö- ja muutoskesto. Analyysi ja suunnittelu voidaan tehdä sekä ajan Domain- että taajuus-domainin menetelmillä.

Yleisintä säätöalgoritmia on PID-säätö (proportional–integraali–derivaatio). Muita lähestymistapoja ovat robusti, adaptiivinen sekä mallipohjainen ohjaus, kuten model predictive control. Säätötekniikkaa sovelletaan laajasti teollisuudessa ja automaatiossa.

Sovelluksia ovat esimerkiksi teollisuusprosessit, kemianteollisuus, elintarviketeollisuus, energiateollisuus, ilman- ja jäähdytystekniikka sekä robotiikka, autotekniikka ja ilmailu. Kontrollijärjestelmien tavoitteena on varmistaa haluttu suorituskyky rajoittavien häiriöiden vallitessa.