säätötekniikassa

Säätötekniikka on automaation osa-alue, jonka tehtävänä on varmistaa teknisten järjestelmien haluttu käyttäytyminen. Tavoite on saada mitattu muuttuja seuraamaan viitetasoa tai pysymään tietyllä tilalla, vaikka järjestelmään kohdistuisi häiriöitä tai kuorma muuttuisi. Keskeisiä käsitteitä ovat kontrolloitu muuttuja, referenssiarvo, virhe ja palautesilmukka.

Rakenne ja toimintaperiaate perustuvat tyypillisesti prosessille, mittauslaitteille, säätöohjaimelle ja toimilaitteelle. Suljettu säätötili käyttää mitattua arvoa ja referenssiä virheen muodostamiseen, jota ohjain muuntaa toimilaitteeseen sopivaksi säätöarvoksi. Häiriöt ja epävarmuudet voivat vaikuttaa vasteeseen, minkä vuoksi säätötekniikassa korostetaan sekä dynaamista suorituskykyä että vakauden varmistamista.

Tärkeimmät säätömenetelmät vaihtelevat sovelluksesta riippuen. Yleisin on PID-säätö (proportional, integral, derivative), joka sovittaa virheen eri komponenttien avulla. Digitaaliset ja tilalähtöiset ohjaukset kattaa myös robustin säätö- ja adaptiiviset menetelmät sekä tilasäätöön perustuvat ratkaisut. Tilojen havaintoon käytetään estimointia, kuten Kalman-suodattimia, erityisesti epävarmuuden ja mittauskohinan hallinnassa.

Mallinnus ja analyysi rakentuvat differentiaali- tai tilamalleista sekä siirtofunktioista. Dynamiikan arviointi tapahtuu aikajakso- ja taajuusalueilla (esim. Nyquist, Bode). Tämä mahdollistaa järjestelmän vakauden, vasteajan ja virheiden minimoinnin suunnittelun ja testaamisen.

Sovellukset kattaa teollisuusprosessit, lämpötilansäätö, robotiikan, energianhallinnan sekä ajoneuvo- ja automaatioratkaisut. Säätötekniikka on keskeinen osa nykyaikaista automaatiota ja prosessien luotettavaa ohjaamista.