הפיתוח במקור של בקרת קיצון, מתבסס על מודלים, שיושמו בתחילה במערכות של הנחיית ירי טילים ומסלולי תנועה של לוויינים.
בקרת-קיצון, במקרים מסוימים, ניתנת ליישום גם במתקני יצור של תהליכים כימיים, שבהם מיושמת שגרתית בקרת משוב (*), דהיינו, בקרה הפועלת ב"מעגל-סגור" ("Closed-Loop").
באופן שונה מאשר במערכת בקרת משוב רגילה, מערכת בקרת-קיצון, אינה פועלת להשגת ערך-רצוי מסוים קבוע, אלא לערך מיטבי, הנתון להשפעת שינויים במשתני הקלט ותנאי הסביבה.
לדוגמה, נתאר מערכת שכיחה של תהליך, הכולל ריאקצית בעירה של גז כימי כלשהוא (למשל, גז מימן גופרי) עם אויר, שהוא אחד השלבים בתהליך מוכר של יצור גפרית חופשית).
באופן תיאורטי, קיים מתאם מלא בין היחס של שתי הזרימות (גז כימי ואויר) ובין טמפרטורת היציאה של גזי השריפה החמים, לניצול האנרגית החום שלהם, למשל, באמצעות ייצור קיטור, אשר בד"כ משמש לצרכים שונים במפעל.
בפועל, קיים קושי להגדיר את גודל המתאם הנ"ל, ולא ניתן לקבוע ערך רצוי גודל קבוע. זאת עקב שינויים מאולצים, שחלים, מדי פעם, בהרכב הגז הכימי, אשר נוצר בשלבי תהליך קודמים וכן עקב שינויים בתנאי הסביבה (טמפרטורה ולחות האוויר).
במקרה זה, מכיוון שהערך הרצוי אינו קבוע והוא משתנה לעיתים תכופות, אז ישום של בקרת קיצון, עדיף לאין שיעור מבקרת משוב רגילה. למעשה נדרשת מדידה רצופה של טמפרטורת גזי השריפה, שערכה המרבי ניתן להשגה, ע"י שינוי מתאים בקצב זרימת האוויר אל שלב הבעירה. דהיינו שנוי היחס בין קצבי זרימת האוויר והזרימה של גז מימן-גופרי.
אלגוריתם הבקרה : בקרת קיצון מבוססת על אלגוריתם של חיפוש בשיטת "ניסוי וטעייה", שבו מתבצע "שינוי-מדרגה" ("Step-Change"), בכל פרק זמן קבוע מסוים.
ממדידת מגמת השינוי בטמפרטורת גזי השריפה, כתגובה לשינוי בקצב זרימת האוויר, מתבצע צעד נוסף של "שינוי-מדרגה", אשר כיוונו (הגדלה או הפחתה), נקבע לפי תוצאות השינוי בטמפרטורה בעקבות הצעד הקודם.
זוהי סדרת צעדים של "שינוי-מדרגה" בגודל קבוע, הנמשכת ברציפות בפרקי זמן קבועים.
קביעת גודלו של ה- "שינוי-מדרגה" וכן פרק הזמן הקבוע שבין כ"א מהם, תלויים בהתנהגות הדינמית הניתנת לאפיון הייחודי לכל מערכת מסוימת של תהליך. גודלו של ה-"שינוי-מדרגה" (בד"כ % 3-5) יחסית לערך הנמדד, נקבע כך שמצד אחד- תוצאת השינוי תהיה מספיק מובהקות יחסית ל"שגיאה" במדידת המשתנה, ומצד שני - לא גבוהה מדי, כך שלא תפגע ביציבות של מערכת בקרת התהליך. פרק הזמן (בין שינוי אחד למשנהו), נקבע בהתאם של דינאמיקת מערכת בקרת התהליך, שמאופיינת בגורם הנקרא "זמן-פיגור". זהו למעשה פרק הזמן הנדרש למערכת, לאחר ביצוע ה"שינוי-מדרגה", כדי להשיג את הערך במלואו של משתנה הפלט, כתוצאה של השינוי. (*) פרק הזמן הנדרש ומקובל לקביעת תדירות ה-"שינוי-מדרגה", הינו בעל ערך (וגם רמת ביטחון) של כ-95% מהערך המלא של ה-"זמן-פיגור".
להלן אלגוריתם בקרת הקיצון של מערכת התהליך דלעיל, מוצג בטבלה הבאה :
מגמת השינוי הקודם בקצב הזרימה חיובי חיובי שלילי שלילי
תוצאת מגמת השינוי בטמפרטורה חיובי שלילי חיובי שלילי
מגמת השינוי הבא בקצב הזרימה חיובי שלילי שלילי חיובי
לסיכום, כפי שהוסבר במאמר קודם (*), מוצע לאמץ את הגישה של "מערכת תהליכית", כמקובל ביחידות של תהליכים טכנולוגיים, וליישם את שיטות הבקרה, באופן אנלוגי ובהתאמה, לגבי ארגונים עסקיים, להשגת התועלת הכלכלית המירבית.
(*) ראה הסבר מפורט במאמר אחר של הכותב, שכותרתו היא : "בקרת ניהול ארגונים",
באתר האינטרנט - "מאמרים" ("articles").
הלל ורד - מהנדס תהליכים בכיר, בעל תואר ראשון ושני בהנדסה כימית ותואר מוסמך במנהל עסקים עם התמחות בהתנהגות ארגונית.
בעל נסיון עשיר בתעשיה הכימית בנהול ותפעול מתקני ייצור ובתכנון מתקנים תהליכיים עם התמחות בבקרתם.
משמש כיועץ מלווה בפרויקטים תהליכיים בתעשיה הכימית, כולל בנושאי איכות הסביבה ו-"אנרגיה ירוקה".
משמש גם כמרצה להנדסה כימית באקדמיה.
בעל נסיון עשיר בתעשיה הכימית בנהול ותפעול מתקני ייצור ובתכנון מתקנים תהליכיים עם התמחות בבקרתם.
משמש כיועץ מלווה בפרויקטים תהליכיים בתעשיה הכימית, כולל בנושאי איכות הסביבה ו-"אנרגיה ירוקה".
משמש גם כמרצה להנדסה כימית באקדמיה.
