PIDsäätimessä

PIDsäätimellä, eli PID-ohjain (proportion- integral- derivative controller), tarkoitetaan suljetun silmukan säätöjärjestelmää, joka pyrkii pitämään prosessin muuttujan asetetut arvot lähellä. Sen kolme termiä ovat P-, I- ja D-termit, ja niille määritetään kertoimet Kp, Ki ja Kd. Jatkuvassa muodossa ohjain tuottaa jännitteen tai muun kalibroidun toimintahäviön, u(t) = Kp e(t) + Ki ∫ e(τ) dτ + Kd de(t)/dt, missä e(t) on virhe eli setpointin ja prosessiarvon ero.

Digitaalisessa toteutuksessa käytetään näiden termien diskreettiä vastaavuutta: e[k] = SP - PV, ja u[k] = Kp e[k] + Ki Σ e[i] Δt + Kd (e[k] - e[k-1]) / Δt, missä Δt on näytteenottoväli. Prosessi mitataan anturilla, virhe lasketaan ja ohjain antaa syötön toimilaitteelle, jonka muutos vaikuttaa prosessiin ja pyritään saavuttamaan haluttu tila.

Säätöprosessi on usein iteratiivinen ja sovellettu käytännössä sekä ajassa että laitteistosta riippuvaisena. PID-säätimiä käytetään laajasti teollisuudessa ja automaatiossa, mukaan lukien lämmityksen, paineen, neste- ja kaasuliikkeen sekä moottorien nopeuden ja asentojen hallinta. Tuning eli kytkeminen haluttuihin Kp-, Ki- ja Kd-arvoihin on keskeinen osa käyttöönottoa; yleisiä menetelmiä ovat Ziegler-Nichols, Cohen-Coon sekä automatisoidut auto-tuning-tilat. Olosuhteista riippuen säätöä voidaan parantaa lisäämällä anti-windup-rajat, suodattimia D-termille ja saturaatiohyödykkeitä sekä sovittamalla digitaalinen Heikkus- tai viive- huomiointi.

Pidä mielessä, että PID ei sovi kaikille prosesseille ja sen suoritus riippuu vakaudesta, viiveistä ja mittauskohinasta.