säätelyjärjestelmän

Säätelyjärjestelmä on järjestelmä, jonka tehtävänä on ylläpitää tietyt muuttujat vakaana, vaikka ympäristö tai kuorma muuttuu. Se kerää tietoa ympäristöstä ja omasta tilastaan sensorien avulla, vertailee tilaa tavoitearvoon ja käynnistää korjaavia toimenpiteitä.

Keskeiset osat ovat sensorit (mittaajat), säätökeskus (integraattori tai päätöskeskus) ja toimilaitteet (aktuaattorit). Sensorit havaitsevat poikkeamat, säätökeskus tulkitsee signaalit ja määrittää vasteen, ja toimilaitteet toteuttavat muutokset. Viestintä voi olla hermostollista, hormonaalista tai sähköistä; teknisissä järjestelmissä signaalit voivat olla sekä digitaalisen että analogisen muodon. Järjestelmä käyttää palautesilmukoita, yleensä negatiivista palautetta poikkeaman pienentämiseksi, ja joskus positiivista palautetta. Ennakkotoiminta (feedforward) voi vähentää vaikutusta jo ennen poikkeaman syntyä.

Biologisessa kontekstissa säätelyjärjestelmän tavoitteena on homeostaasin ylläpito, kuten ruumiinlämpö, veren glukoosipitoisuus, nestetasapaino ja verenpaine. Esimerkkejä ovat endokriinisen ja hermostollisen järjestelmän vuorovaikutus sekä geeniverkkojen säätely ja neuroendokriininen viestintä.

Tekniset säätöjärjestelmät, kuten PID-säätimet, perustuvat virheen kautta toteutettavaan vasteeseen. Tärkeintä ovat vakaus, reagointi- ja säätökäyrän ominaisuudet sekä mahdollisten viiveiden hallinta ja robustuus.

Säätelyjärjestelmien tutkimus ja sovellukset ovat keskeisiä lääketieteessä, teollisuudessa, bioteknologian ja ympäristötieteen aloilla. Häiriöt säätelyssä voivat johtaa sairauksiin, epätoivottuihin toimintoihin tai järjestelmän ei-toivottuun käyttäytymiseen.