styreteknik

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

Indholdsfortegnelse

styreteknik, reguleringsteknik, læren om styring af systemer og processer og om disses stationære og dynamiske egenskaber og opførsel. Styreteknikken har under og især efter 2. Verdenskrig udviklet sig til en vital og grundlæggende disciplin blandt de moderne ingeniørvidenskaber. Den omfatter læren om styreprincipper og -teorier samt metoder og hjælpemidler til analyse som bl.a. modellering, simulering og syntese. Også konstruktion, implementering, drift, sikkerhed og forebyggende vedligeholdelse af styrede systemer og processer er elementer af styreteknikken. Den styretekniske opgave er at have kontrol over og regulere en eller flere størrelser (variable). Det kan fx være en maskinaksels omløbstal eller moment, varmeafgivelsen fra en radiator, lysstyrken fra en lampe, væskestrømmen eller trykket i et hydraulisk system eller koncentrationen af et stof i en kemisk væskeblanding.

Der er forskellige styreprincipper. On-off-styring er den simpleste form, hvor styreenheden slår en effekt til eller fra afhængigt af et målesignal fra en føler. On-off-styring anvendes fx ved temperaturstyring i mindre køleskabe og i gas- og oliefyr. Sekvensstyring eller rækkefølgestyring iværksætter en proces eller aktivitet, når der modtages et signal om, at den foregående proces er afsluttet. Det anvendes bl.a. til maskiners operationer. Servostyring anvender et servoprincip, hvorved en bevægelse eller et signal forstærkes mange gange mht. kraft og effekt, således at systemet kan udføre en bevægelse af fx tunge og/eller kraftigt belastede maskindele, fx værktøjsmaskiner samt haleror og flaps på fly og missiler. Computerstyring og numerisk styring (computer numerical control, CNC) af bl.a. værktøjsmaskiner og robotter tillader særdeles avancerede manøvrer og procesforløb. Andre discipliner af styreteknik er elektrisk styring samt hydraulisk og pneumatisk styring og kombinationer heraf med tilhørende måle- og instrumenteringsteknik.

Et af de mest revolutionerende styreprincipper er lukket-sløjfe-styring eller automatisk styring, som er baseret på såkaldt negativ tilbagekobling (eng. feedback). Dette princip var et markant fremskridt i forhold til åben-sløjfe-styring, som forudsætter en kendt og robust sammenhæng mellem det ønskede referencesignal (styreinput) og den styrede størrelse (output). Åben-sløjfe-styring har den svaghed, at den ikke kan korrigere for forstyrrelser, der påvirker systemet eller processen; denne korrektion sker automatisk ved lukket-sløjfe-styring. Autopiloter til skibe, fly og rumfartøjer anvender lukket-sløjfe-styring. Tilbagekoblingen foregår på den måde, at en styreenhed hele tiden sammenligner et indstillet, ønsket referencesignal med et målesignal for den størrelse, der kan variere, fx et flys højde og hastighed. Afvigelsen mellem disse signaler danner et såkaldt fejlsignal, som derefter kan forstærkes og evt. modificeres til et styresignal, der kan ændre den fysiske størrelse, fx et flys højderor og motorkraft (hastighed).

Et andet væsentligt bidrag til styreteknikkens udvikling var princippet om fremkobling (eng. feedforward) sammen med tilbagekobling. Det anvendes ved styring af systemer og processer, hvor det er muligt at måle og fremkoble et signal for forstyrrelsesinputtet til styreenheden. Fx kan en registrering af variationer i udetemperaturen fremkobles til et temperaturreguleringssystem, således at reguleringen forud tager hensyn til forventet stigning eller fald i udetemperaturen.

De simpleste styresystemer er uafhængige af tiden med et enkelt input og et enkelt output. For sådanne systemer anvendes en lineær styreteori med overføringsfunktioner baseret på Laplacetransformationen. Har systemet flere input og flere output anvendes en såkaldt tilstandsmetode (eng. state-space method), som benytter lineær algebra og numeriske metoder til løsning af de koblede ligningssystemer. For stærkt ulineære systemer anvendes ulineær styreteori.

Historie

Styreteknik har rødder tilbage i den græske oldtid (fra 300-t. f.Kr.), hvor man bl.a. anvendte en flyder koblet til en ventilmekanisme til at styre væskeniveauet i vandtanke. Et teoretisk grundlag for styring kom med J.C. Maxwells artikel "On Governors" (1868), hvor han gav en matematisk beskrivelse af styrede mekanismer, som bl.a. forklarede funktionen af J. Watts centrifugalregulator udviklet ca. 1769 til styring af omløbstallet for en dampmaskine (se regulator). Væsentlige bidrag til videreudvikling af teori, metoder, hjælpemidler og praktiske anvendelser kom fra USA, bl.a. med E.A. Sperrys autopilot til styring af fly i 1912 samt den senere udvikling af tilbagekoblingsprincippet i telefonsystemer og den elektroniske forstærker, som fandt sted ved Bell Telephone Laboratories. Især N. Wieners grundlæggelse (1948) og den videre udvikling af kybernetik dannede det teoretiske fundament for den moderne styreteknik. På den praktiske side kom i 1946 den oliehydrauliske totrins servoventil, i 1954 den første numerisk styrede værktøjsmaskine udviklet ved MIT og i 1956 konceptet for den første industrirobot, som blev videreudviklet i 1960'erne. Se også robot.

I sidste halvdel af 1900-t. fulgte nye bidrag til tilstandsmetoden, optimal styring, adaptiv styring (se adaptiv regulering), fuzzy logic, selvlærende styreenheder samt stokastiske metoder og robuste numeriske løsningsmetoder til differentialligninger. Den seneste udvikling fra 1990'erne har skabt yderst avancerede, computerbaserede styresystemer til bl.a. skibe, fly, rumfartøjer, biler, produktionsmaskiner og robotter.

Vind tre bøger i Den Store Danskes quiz.

Gå til quiz.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

Hvad er et tag? Tags er artiklens nøgleord. Artikler med et fælles tag findes ved at klikke på tagget. Når du er logget ind, kan du tilføje tags og dermed skabe sammenhænge.
Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste forfatter
Redaktionen
02/02/2009
Oprindelig forfatter
FiCon
02/02/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki