kontrolliteoriaan

Kontrolliteoria on dynaamisten järjestelmien ohjaamisen periaatteita ja menetelmiä tutkiva tieteenala. Sen tehtävänä on suunnitella ohjausstrategioita, joilla järjestelmän tilat tai ulostulo saadaan seuraamaan haluttua viitearvoa tai virheet minimoituaan. Järjestelmät esitetään usein tilamallien avulla, esimerkiksi x' = Ax + Bu, y = Cx + Du, jolloin ohjain u vaikuttaa järjestelmään.

Keskeisiä käsitteitä ovat kontrolloitavuus (onko järjestelmä mahdollisesti ohjattavissa), havainnoitavuus (voidaanko tilat päätellä mittauksista) sekä stabiliteetti ja vasteen laatu. Klassinen kontrolliteoria käsittelee sekä aikadomain- että taajuusdomain-menetelmiä; tyypillisiä ovat PID-ohjaus sekä Nyquistin ja Bodeen menetelmät.

Moderni kontrolliteoria käyttää tilamalleja ja optimointia. Esimerkkejä ovat LQR (linear quadratic regulator), LQG (LQG yhdistetty Kalman-suodattimeen) sekä robusti- ja epävarmuusmielessä toimivat ratkaisut kuten H-infinity. Kalman-suodatin on yleisesti käytetty tilamääritysmenetelmä mittaus- ja prosessahäiriöiden huomioimiseksi. Model predictive control (MPC) on ennakoiva ohjausmenetelmä, jossa optimoidaan toiminto koko käyttöjakson tapahtumien perusteella.

Kontrolliteorian ja sen menetelmien sovellukset ulottuvat prosessiteollisuudesta robotiikkaan, automaatioon sekä avaruus- ja ilmailutehtäviin, autojen ajamiseen sekä sähköjärjestelmiin. Teoria on kehittynyt sekä teoreettisista periaatteista että käytännön tarpeista, ja se jatkaa kehittymistään epävarmuuden, ei-lineaarisuuden ja suurten järjestelmien hallinnan alueilla.