regleralgoritmen

Regleralgoritmen är en matematisk funktion eller ett program som beräknar en kontrollsignal baserat på felsignalen mellan en önskad referens och den faktiska processens utgång. Den används i reglerkretsar för att styra ett arbetsobjekt mot ett angivet mål i olika system, från industriella processer till robotar.

En typisk reglerkrets består av en referenssignal, en mätare som ger processvariabeln, ett fel e(t) = r(t) − y(t), en reglerare som genererar kontrollsignalen u(t) och en aktuator som påverkar processen. Kretsen kan vara öppen loop (utan återkoppling) eller sluten loop (med återkoppling).

De mest använda regleralgoritmerna är de som bygger på proportional-integral-derivativ kontroll, dvs P, PI, PD och PID. Proportionell del ger återkopplingens direkta respons, integralen förbättrar långsiktiga fel, och derivatan dämpar snabba förändringar. Andra vanliga metoder inkluderar led-lag-filter, samt modellbaserade reglermetoder som MPC.

Regleralgoritmens tuning är central. Man justerar parametrarna för att uppnå önskat svar, ofta med empiriska metoder som Ziegler–Nichols eller Cohen–Coon, eller med automatiska och optimeringsbaserade metoder. Det är viktigt att undvika överskridna aktuation och att hantera problem som integral windup.

I digitala system konfigureras regleralgoritmen som en diskret tidsreglerkrets, där u[k] beräknas vid samplingstider och kontinuerliga modeller discretiseras (t.ex. via Tustin). Praktiska aspekter inkluderar brus, mättnadsbegränsningar och anti-windup-strategier, samt krav på stabilitet och robusthet (Nyquist, Bode, root locus).

Användningsområden för regleralgoritmen är breda: processindustrin, energi- och kemikaliehantering, fordons- och robotikapplikationer samt automation i tillverkning. Historiskt har PID varit dominerande under 1900-talet och fortsätter vara vanligt, medan mer avancerade metoder som MPC används där mer komplexa modeller finns tillgängliga.