PIDregulaatorid

PID-regulaatorid on tagasisidepõhised juhtimisseadmed, mis kasutavad kolme osa: proportsionaalset (P), integraalset (I) ja derivatiivset (D) terminit. Nende summaarne mõju arvutatakse veae e(t) põhjal, kus e(t) on erinevus soovitud väärtuse ehk setpointi ja tegeliku protsessi väärtuse vahel. Digitaalsetes süsteemides asendatakse pidev aja uue ajapunkti diskreetsete sammudega, kuid põhimõte jääb samaks: vee parandamine kolme erineva reaktsiooniga.

Proportsionaalne osa reageerib kohe veale; integraalne osa kompenseerib püsiva veavea ning aitab saavutada püsiva täpsuse; derivatiivne osa ennustab veae muutumise kiirust, vähendades ülemääraseid üleminekuid ja kiirendusi. Koos moodustavad need kontrollsignaali u(t) = Kp e(t) + Ki ∫ e(τ)dτ + Kd de(t)/dt, kus Kp, Ki, Kd on regulatsiooni tugevused. Digitaalsetes rakendustes kasutatakse sageli diskreetset vormi ja lubatakse täiendavaid filtri- või anti-windup-mehhanisme.

Tuning ehk häälestus on kriitiline, et tagada stabiilne ja soovitud kiirusega reageeriv süsteem. Levinud meetodid hõlmavad käsilist häälestust, Ziegler–Nichols’i ja Cohen-Coon’i lähenemisi ning automaatset või modelleerimispõhist häälestust. Oluline on kontrollida D-osa tundlikkust mürale ja kõrvaldada derivaadikütt, samuti rakendada anti-windup-mehhanisme.

Rakendused on laialdased: tööstusprotsesside, temperatuuri, surve ja kiiruse reguleerimine, robotites ning muu pideva kontrolliga süsteemides. Esimesel tasandil esindab PID regulaatori kasutust universaalne lahendus, kuid keerukamate süsteemide jaoks võib olla vajalik alternatiiv või täiendav juhtimismehhanism.