säätömenetelmiin

Säätömenetelmät tarkoittavat keinoja hallita dynaamisten järjestelmien käyttäytymistä ja saavuttaa haluttu vaste. Niitä sovelletaan, kun halutaan pitää jokin suure, kuten lämpötila, nopeus tai virta, tietyn arvon läheisyydessä tai kun virhe halutaan minimoida. Menetelmät voivat perustua palautteeseen, ennakointiin tai näiden yhdistelmään, ja niitä voidaan soveltaa sekä yksittäisiin syötteisiin että monimutkaisiin kontrollijärjestelmiin.

Yleisimmät ryhmät ovat palautepohjaiset menetelmät sekä ennakoivat tai mallipohjaiset ratkaisut. Palautepohjaisia ovat esimerkiksi PID-ohjaus ja on-off-ohjaus; PID-ohjausta voidaan säätää manuaalisesti tai algoritmisesti käyttäen menetelmiä kuten Ziegler-Nichols tai Cohen-Coon. Ennakoivat menetelmät käyttävät järjestelmän mallia ja havaintoja häiriöistä etukäteen, ja ne voivat parantaa vasteaikaa sekä toteutusta rajoitteiden puitteissa; mallipohjainen säätö kuten Model Predictive Control (MPC) on tunnettu esimerkki.

Robusti- ja adaptiivinen säätö ottavat huomioon epävarmuudet ja muuttuvat järjestelmät. Robustit menetelmät pyrkivät säilyttämään vakauden ja suorituskyvyn suurissa virhetilanteissa, kun taas adaptatiiviset menetelmät muokkaavat ohjausparametreja dynaamisesti. Yleisesti käytettävissä ovat myös aiemmat teoreettiset kehykset, kuten lineaarinen aika-invariaatio ja Lyapunovin vakaus, sekä optimoivat lähestymistavat rajoitteineen.

Sovellukset kattavat teolliset prosessit, robotiikan, energia- ja ilmailuteollisuuden sekä mobiililaitteet. Valinta riippuu vaaditusta vakaudesta, vasteen nopeudesta, epävarmuuksista sekä toteutettavuudesta, kuten mittaus- ja laskentatehon sekä aktuaattorirajoitteiden huomioinnista. Säätömenetelmien toteutus tapahtuu usein digitaalisesti PLC- tai mikrokontrollerialustoilla, joissa algoritmi suoritetaan määritellyissä näytteenottoväleissä.