Grundlæggende principper.

Med få og relativt uvæsentlige undtagelser har alle moderne kontrolsystemer to grundlæggende karakteristika til fælles. Disse kan beskrives som følger: (1) Værdien af den kontrollerede størrelse varieres af en motor (dette ord bruges i en generaliseret betydning), som henter sin kraft fra en lokal kilde snarere end fra et indgående signal. Der er således en stor mængde strøm til rådighed til at foretage de nødvendige variationer af den kontrollerede størrelse og til at sikre, at variationen af den kontrollerede størrelse ikke belaster og forvrænger de signaler, som kontrolens nøjagtighed afhænger af. (2) Den hastighed, hvormed der tilføres energi til motoren for at foretage variationer i værdien af den regulerede størrelse, bestemmes mere eller mindre direkte af en eller anden funktion af forskellen mellem den faktiske og den ønskede værdi af den regulerede størrelse. Således bestemmes f.eks. i tilfælde af et termostatisk varmesystem tilførslen af brændstof til ovnen af, om den faktiske temperatur er højere eller lavere end den ønskede temperatur. Et reguleringssystem, der har disse grundlæggende egenskaber, kaldes et reguleringssystem med lukket kredsløb eller en servomekanisme (se figur). Styresystemer med åbent kredsløb er feedforward-systemer.

Stabiliteten af et styresystem bestemmes i høj grad af dets reaktion på et pludseligt påført signal, eller transient. Hvis et sådant signal får systemet til at overkorrigere sig selv, kan der opstå et fænomen kaldet hunting, hvor systemet først overkorrigerer sig selv i den ene retning og derefter overkorrigerer sig selv i den modsatte retning. Da jagt er uønsket, træffes der normalt foranstaltninger til at korrigere det. Den mest almindelige korrigerende foranstaltning er tilføjelse af dæmpning et eller andet sted i systemet. Dæmpning bremser systemets reaktion og undgår overdrevne overskridelser eller overkorrektioner. Dæmpning kan være i form af elektrisk modstand i et elektronisk kredsløb, anvendelse af en bremse i et mekanisk kredsløb, eller at tvinge olie gennem en lille åbning som i stødabsorberingsdæmpning.

En anden metode til at fastslå stabiliteten af et kontrolsystem er at bestemme dets frekvensrespons – dvs. dets respons på et kontinuerligt varierende indgangssignal ved forskellige frekvenser. Udgangen af styresystemet sammenlignes derefter med indgangen med hensyn til amplitude og fase – dvs. den grad, hvormed indgangs- og udgangssignalerne er ude af takt. Frekvensresponsen kan enten bestemmes eksperimentelt – især i elektriske systemer – eller beregnes matematisk, hvis systemets konstanter er kendt. Matematiske beregninger er især nyttige for systemer, der kan beskrives ved hjælp af almindelige lineære differentialligninger. Grafiske genveje er også en stor hjælp ved undersøgelsen af systemresponser.

Der er flere andre teknikker, der indgår i udformningen af avancerede reguleringssystemer. Adaptiv styring er systemets evne til at ændre sin egen drift for at opnå den bedst mulige driftsmåde. En generel definition af adaptiv styring indebærer, at et adaptivt system skal være i stand til at udføre følgende funktioner: tilvejebringe løbende oplysninger om systemets nuværende tilstand eller identificere processen; sammenligne den nuværende systemydelse med den ønskede eller optimale ydelse og træffe en beslutning om at ændre systemet for at opnå den definerede optimale ydelse; og iværksætte en passende ændring for at føre styresystemet til den optimale ydelse; og iværksætte en passende ændring for at føre styresystemet til det optimale. Disse tre principper – identifikation, beslutning og ændring – er iboende i ethvert adaptivt system.

Dynamisk optimerende styring kræver, at styresystemet fungerer på en sådan måde, at et specifikt præstationskriterium opfyldes. Dette kriterium er normalt formuleret således, at det kontrollerede system skal bevæge sig fra den oprindelige til en ny position på mindst mulig tid eller til mindst mulige samlede omkostninger.

Lærende kontrol indebærer, at kontrolsystemet har tilstrækkelig beregningskapacitet til, at det kan udvikle repræsentationer af den matematiske model af det system, der kontrolleres, og kan ændre sin egen drift for at udnytte denne nyudviklede viden. Det lærende styresystem er således en videreudvikling af den adaptive regulator.

Multivariabel-non-interagerende styring omfatter store systemer, hvor størrelsen af interne variabler er afhængig af værdierne af andre relaterede variabler i processen. Derfor er de klassiske reguleringsteoriers teknikker med et enkelt loop ikke tilstrækkelige. Der må anvendes mere sofistikerede teknikker for at udvikle passende reguleringssystemer til sådanne processer.