säädinjärjestelmät

Säädinjärjestelmät ovat järjestelmiä, joiden tehtävänä on hallita jonkin prosessin tai laitteen käyttäytymistä siten, että haluttu tila saavutetaan ja pidetään vakaana. Ne perustuvat palautteeseen: mitattu prosessin muuttuja verrataan asetettuun tavoitearvoon, virheestä lasketaan korjaava signaali ja ohjain välittää sen toimilaitteelle.

Järjestelmän keskeiset osat ovat mittausanturi, säätölogiikka (ohjain), toimilaite ja itse prosessi tai kohde. Yhdessä nämä muodostavat ohjausketjun, jossa palaute mahdollistaa kohti tavoitetta tapahtuvan reagoinnin. Monimutkaisemmissa järjestelmissä voidaan käyttää mallinnusta, suojauksia sekä etä- ja valvontayhteyksiä.

Säädinjärjestelmät jaetaan yleisesti avoimeen silmukkaan (open-loop) ja suljettuun silmukkaan (closed-loop). Avoin silmukka ei käytä palautetta, ja sen suoritus riippuu prosessin vakaudesta. Suljettu silmukka hyödyntää palautetta ja mahdollistaa tarkemman ja vakaamman ohjauksen. Yleisin säätömenetelmä on PID-säätö, joka sisältää proportiaalisen, integraalisen ja derivatiivisen toiminnon. Muita strategioita ovat mukautuva säätö, mallipohjainen ennustava säätö sekä robusti säätö.

Säädinjärjestelmiä käytetään monilla aloilla: teollisuusprosesseissa, rakennus- ja energiajärjestelmissä, robotiikassa, ajoneuvo- ja ilmailutehtävissä sekä kotiautomaatiossa. Suorituskykyä arvioidaan vakauden ohella vasteajalla, ylilyönnillä sekä pysyvällä virheellä, ja järjestelmän sietokyky muuttuville olosuhteille on usein keskeinen vaatimus.