PIDsäätö

PIDsäätö, eli PID-kontrolli, on yleinen palautekontrollin menetelmä teollisuudessa ja laitteissa. Siinä säätöarvo pyritään pitämään asetetussa tavoitearvossa prosessin mitatun muuttujan virheen perusteella. Virhe e(t) määritellään usein kuten setpointin ja mitatun prosessin arvon välinen ero.

Säädön toimintalogiikka koostuu kolmesta osasta: Proportional (P) reagoi suoraan nykyiseen virheeseen, Integral (I) kerää virhettä ajan yli ja auttaa poistamaan pysyviä poikkeamia, sekä Derivative (D) ennakoi tulevaa virhettä mittaamalla virheen muutosta ja auttaa hidastamaan reagointia. Yhdessä nämä muodostavat ohjaussignaalin u(t), jolla vaikutetaan prosessiin.

Implementointi on yleisimmin digitaalista: ohjain laskee u[k] arvon virheestä e[k] ja aikavälistä T. Tämä soveltuu käytäntöön PLC- ja mikrokontrollerijärjestelmissä sekä usein analogisen kontrollin rinnalle.

Säätöparametrien Kp, Ki ja Kd oikea valinta tunnetaan nimellä virittäminen. Tunnistettuja menetelmiä ovat esimerkiksi Ziegler–Nicholsin klassiset lähestymistavat, Cohen–Coon -menetelmät sekä modernimmat mallipohjaiset ja kokeelliset lähestymistavat (IMC). Tavoitteena on saavuttaa nopea vaste, pieni ylitys ja hyvä vakaus.

Rajoitukset voivat ilmetä kohinasta herkkyytenä (erityisesti D-osan), aikaviiveinä sekä epälineaarisuuksina. Ylivuoton estäminen, anti-windup-tekniikat sekä sopivan suodatus ovat yleisiä parannuksia. Laajasti PIDsäätöä käytetään lämpötilan, nopeuden, asetinpaikan ja monien prosessien hallintaan sekä robotiikassa.