Kuidas valida parim PID-kontroller?

Parima proportsionaalse integraal-tuletise (PID) kontrolleri valimine sõltub teie konkreetsetest vajadustest. PID-kontroller võib olla PI- või PD-regulaatori või ainult I- või P-regulaatori kujul. Kõik rakendused ei nõua kõigi kolme parameetri kasutamist. Tuletisjuhtimine on kõige tõenäolisemalt kõrvaldatav, kuna see teeb mõõtmised süsteemi müra põhjal. Kõrvaldada saab soovimatute parameetrite nulli seadmisega.

Tööstuslike juhtseadmetena laialdaselt kasutatav PID-regulaator arvutab kolm erinevat parameetrit, omadust või mõõdetavat tegurit. Veaväärtuste arvutused tehakse mõõdetud koguse ja soovitud koguse vahest. Vead minimeeritakse juhtimissüsteemi sisendite reguleerimisega.

PID-regulaatoris võivad kõik liiga suured proportsionaalsed muudatused põhjustada süsteemi ebastabiilsust. Kui samad muudatused on liiga väikesed, siis süsteem ei reageeri. Integreeritud juhtseade mõõdab vea suurust ja püüab seda minimeerida. Tuletisjuhtelemendid vähendavad muutuste kiirust, kuid võivad aeglustada reaktsiooniaega ja tuua süsteemi rohkem müra.

Juhtimisprotsessi mõistmiseks on hea näide vee temperatuuri käsitsi reguleerimisest kahe kraaniga kraanil. Nii sooja kui külma vee segistid lülitatakse sisse ja seejärel reguleeritakse kasutaja poolt soovitud kombineeritud temperatuurini. Seadistused tuleb teha täpselt, vastasel juhul liigub kasutaja liiga kuuma või liiga külma vee vahel edasi-tagasi. Täielikult proportsionaalsed juhtnupud välistavad süsteemi sisse- ja väljalülitamise. PID-kontroller kompenseerib automaatselt, kui süsteemis toimuvad muutused on tuvastatud.

Põhiliste termostaadisüsteemide jaoks saab kasutada lihtsamaid juhtimissüsteeme. Ahju PID-regulaator võib kõige paremini töötada ainult proportsionaalsete ja integreeritud juhtseadistega. Tuletisfunktsioon võib müra või elektriliste häirete tõttu põhjustada ebaühtlaseid muutusi. Korrektselt töötav juhtnupp võimaldab ahjul soovitud temperatuurini soojeneda ning seejärel lülitub selle säilitamiseks sisse ja välja. Kuumutamine aeglustub, kui ahi saavutab soovitud temperatuuri, et vältida seadistuspunkti ületamist.

Põhilised sisse- ja väljalülitusseadmed sobivad hästi süsteemides, mis ei vaja pidevat täpset temperatuuri. Kodu kütte- ja jahutusseadmed saavad seda kasutada, kuid parem kasutegur saavutatakse proportsionaalse või PID-regulaatoriga. Tööstuslik kasutamine nõuab tavaliselt pidevat kontrolli laboratoorsete kasutuste puhul. Liikumise, temperatuuri ja vooluhulga reguleerimise nõudeid saab täita PID-funktsioonidega. Kui püsiseisundi viga (SSE) on kriitiline, annavad kõik kolm juhtelementi – koos töötades – soovitud tulemuse.
Arvesse tuleb võtta süsteemi sisendanduri tüüp ja lubatud tulemuste vahemik. Järgmiseks tuleb rahuldada väljundvajadused. Väljundid võivad olla elektromehaanilisele releele, analoogvastuvõtjale või pooljuhtreleele (SSR). Lõpuks võtke arvesse vajalike väljundite arvu. PID-kontrolleritel on tavaliselt nimekiri kõigist sisendi- ja väljundtüüpidest, millega nad kõige paremini töötavad.