PIDohjaimia

PIDohjaimia, eli PID-ohjaimia, ovat yleisiä säätöjärjestelmiä, jotka käyttävät kolmea termiä virheen hallitsemiseen: P-osa, I-osa ja D-osa. Ne muodostavat ohjaussignaalin, jonka tarkoituksena on saada prosessi seuraamaan asetettua arvon haluttua tasoa. Virhe e(t) = asetettu arvo minus mitattu arvo.

Ohjain toimii tilassa jatkuvalla aikavälillä, mutta käytännössä usein digitaalinen. Yleinen johtopäätös on u(t) = Kp e(t) + Ki ∫ e(τ) dτ + Kd de(t)/dt, jossa Kp, Ki ja Kd ovat parillaan määriteltyjä kytkentä- tai vahvistusarvoja. Digitaalinen muoto voidaan esittää otosvälein esimerkiksi u[k] = Kp e[k] + Ki T i e[k] + Kd (e[k] − e[k−1])/T, riippuen käytetystä näytteenottovälistä.

PID-ohjaimia käytetään laajasti teollisuus-, kone- ja robotiikkasovelluksissa niiden yksinkertaisuuden ja joustavuuden vuoksi. Tyypillisiä sovelluksia ovat lämpötilan, paineen ja nestevirtaamien säätö sekä nopeuden, asennon ja mukana olevan kuorman hallinta.

Säätöä varten määritellään Kp, Ki ja Kd huolellisesti. Tyypilliset menetelmät säätöarvojen etsimiseen ovat Ziegler-Nichols, Cohen-Coon sekä IMC-perusteiset lähestymistavat sekä manuaalinen kokeilu. Ongelmia voivat aiheuttaa kohina, D-terminin herkkyys sekä I-termin kertymä, mikä voi johtaa yliohjaukseen tai epätoivottuun pysähtymiseen. Käytännössä käytetään myös anti-windup-tekniikoita ja signaalin suodattamista sekä valitaan digitaalinen toteutus tarpeen mukaan.