PIDsüsteemid

PIDsüsteemid ehk PID-kontrollerid on üks levinumaid suletud reguleerimise meetodeid tööstuses ja tehnilises automatiseerimises. Nende eesmärk on hoida protsessimuutuja (PV) soovitud väärtuse ehk setpointi (SP) lähedal ning reageerida muutuvatele tingimustele kooskõlas süsteemi dünaamika ja soovitud kiirusega.

Kontrolleri töö põhineb veal e(t) = SP – PV ning kontrollsignaal u(t) avaldub liites kolmega: u(t) = Kp·e(t) + Ki·∫e(τ)dτ + Kd·de(t)/dt. Siin on Kp proportsionaalvõimsus, Ki integratsioonivõimsus ja Kd derivatiivvõimsus. Proportsionaalne osa reageerib veale kohe, integratsioon kompenseerib püsiva vea ning derivatiiv võtab arvesse veanõkku tulevikku suunatud ümberarvestustega, andes ettevalmistust tuleviku muutustele.

Tänapäeval on sageli digitaalsed rakendused: kontrollsignaal arvutatakse regulaatori suudest korraga proportsionaalse, integraalse ja derivatiivse osaga ning näitajaid uuendatakse regulaarselt näidustuste samplemisega. Diskreetses vormis võib kontrollsignaal u[k] arvutada: u[k] = Kp·e[k] + Ki·T_s·Σe[i] + Kd·(e[k]-e[k−1])/T_s, kus T_s on sampelide periood. Rakendustes on oluline anti-windup, filtreerimine derivaadi müratõrje ja eitamistega piirangutega suboptimaalse tulemuse vältimiseks.

Käitumist mõjutavad probleemid hõlmavad stabiilsust, üledoosi, müratundlikkust ja derivaadi liialdust. Häälestusteks kasutatakse manuaalset või automaatset lähenemist (näiteks Ziegler–Nichols, Cohen-Coon või lambda-tuning). PIDsüsteemid leiavad rakendust tööstusprotsessides, HVAC-s, robotite ja CNC-seadmete juhtimisel, kus on vaja sujuvat ja usaldusväärset reguleerimist.