Teknisk kybernetikk

Teknisk kybernetikk er vitenskapen om automatisk styring av dynamiske systemer som roboter, fly, båter, biler, elektriske kretser, biologiske systemer, prosessanlegg, etc. og deres oppførsel. Teknisk kybernetikk er en del av fagfeltet kybernetikk nært knyttet til reguleringsteknikk og systemteori. Dette omfatter prinsippene for tilbakekobling og tilhørende stabilitetsanalyse.

Som ingeniørdisiplin handler teknisk kybernetikk om å beskrive og styre regulerbare systemer ved matematisk modellering, anvendelse av reguleringsteori, design av regulatorer. Sensorer brukes til å gjøre målinger, og disse målingene brukes til å påvirke systemet i ønsket retning, ofte ved bruk av tilbakekoblinger. Et enkelt system er en panelovn som skal holde en jevn temperatur trenger et termometer og et reguleringssystem, da i form av en termostat, som skrur ovnen av og på slik at temperaturen blir jevn. En tilbakekobling kan være at ovnens effekt styres ut fra temperaturforskjellen mellom ønsket og målt system. Et avansert reguleringssystem kan være en autopilot i et jet-fly eller en robot som lærer av egne feil.

I noen sammenhenger brukes reguleringsteknikk synonymt med teknisk kybernetikk.

Bakgrunn

Norbert Wiener lanserte begrepet kybernetikk i 1948 med sin bok Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine.

Moderne reguleringsteknikk er tett knyttet til elektronikk og systemteori. Ved mange universiteter er kurs i reguleringsteknikk organisert under fakultet for elektronikk eller datateknikk, i motsetning til tidligere da det var mer vanlig at fakultet for maskinteknikk tok seg av dette fagfeltet. Den elektroniske delen av reguleringsteknikk ble i begynnelsen kalt kybernetikk, mens kybernetikk etter hvert ble læren om regulerende og selvregulerende mekanismer i naturen og teknologien.

Reguleringsteknikk overlapper med mange andre ingeniørdisipliner, og anvendes for eksempel innenfor kjemi under navnet prosessregulering. Dette omhandler regulering av kjemiske prosesser, gjerne i fabrikkanlegg. Reguleringsteknikk har også bruksområder som inkluderer vitenskap, finansiell styring og adferdsteori.

Reguleringsteknikk

Reguleringsteknikk spiller en viktig rolle innen romfart

Reguleringsteknikk er en ingeniørdisiplin som fokuserer på matematisk modellering av dynamiske systemer (f.eks. mekanisk system) og design av regulatorer som påvirker systemet slik at det oppfører seg på ønsket måte. Selv om regulatorer ikke nødvendigvis trenger å være elektriske, er langt de fleste det og derfor er reguleringsteknikk ofte organisert som en undergren av elektronikk.

Elektriske kretser, digitale signalprosessorer og mikroprosessorer kan alle benyttes for å lage reguleringssystemer. Reguleringsteknikk har mange anvendelser.

I reguleringsteknikken benyttes ofte tilbakekobling for å lage reguleringssystemer. For eksempel blir farten i en bil med cruise control målt og fortløpende justert av motoren.

Utdanning

Selv om kursene i reguleringsteknikk på lavere trinn av de forskjellige disiplinene ofte undervises av fagpersoner fra eget fagmiljø, er den grunnleggende matematiske teorien felles og mange av de samme teknikkene som brukes de samme.

Studenter i reguleringsteknikk starter gjerne med kurs i lineær reguleringsteori, noe som forutsetter elementær matematikk og Laplace-transformasjon. I regulering av lineære systemer utføres frekvens- og tidsrespons-analyser. I diskret regulering og ikke-lineær regulering kreves Z-transformasjon og algebra.

Det undervises i Kybernetikk og robotikk (mastergrad / sivilingeniør) ved Institutt for teknisk kybernetikk ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet.