PID-regulatører og PID-styring i styresystemer

PID-styring står for proportional-integral-derivativ styring. PID-styring er en feedback-mekanisme, der anvendes i et styringssystem. Denne type styring kaldes også tre-term styring og implementeres af en PID-regulator. Ved at beregne og styre tre parametre – den proportionale, integral og derivativ af, hvor meget en procesvariabel afviger fra den ønskede sætpunkt-værdi – kan vi opnå forskellige styringsaktioner for specifikke opgaver.

PID-regulatoren anses for at være den bedste regulator i styringssystemets familie. Nicholas Minorsky offentliggjorde det teoretiske analyseartikel om PID-regulator. For PID-styring består aktiveringssignalet af proportional fejl-signal, som er tilføjet med differential og integral af fejl-signalet. Derfor er aktiveringssignalet for PID-styring:

Laplace-transformationen af aktiveringssignalet, der inkluderer PID-styring, er

Der er nogle styringsaktioner, der kan opnås ved at bruge to af de tre parametre i PID-regulator. To parametre kan virke, mens den tredje holdes på nul. Så bliver PID-regulator nogle gange PI (proportional-integral), PD (proportional-derivativ) eller endda bare P eller I. Derivativtermen D er ansvarlig for støjmåling, mens integralelementet er beregnet til at nå den målsættede værdi for systemet. I de tidlige dage blev PID-regulator brugt som et mekanisk enhed. Disse var pneumatisk regulatoren, da de blev komprimeret af luft. Mekaniske regulatoren inkluderede fjeder, hejsel eller masse. Mange komplekse elektroniske systemer er udstyret med en PID-styringsløkke. I moderne tider bruges PID-regulatoren i PLC (programmerbare logikregulatoren) i industrien. De proportionale, derivativ og integrative parametre kan udtrykkes som – Kp, Kd og Ki. Alle disse tre parametre har en effekt på det lukkede sløjfe styringssystem. Det påvirker stigetid, stabiliseringsperiode og overskydning samt også den stabile tilstandsfelt

PID-styring kombinerer fordelene ved proportional, derivativ og integral styringsaktioner. Lad os diskutere disse styringsaktioner kort.

Proportional Styring: Her er aktiveringssignalet for styringsaktionen i et styringssystem proportional med fejl-signal. Fejl-signal er forskellen mellem referencens inputsignal og feedback-signal, som er hentet fra input.

Derivativ Styring: Aktiveringssignalet består af proportional fejl-signal, som er tilføjet med derivativ af fejl-signal. Derfor er aktiveringssignalet for derivativ styringsaktion givet ved,

Integral Styring: For integral styringsaktion består aktiveringssignalet af proportional fejl-signal, som er tilføjet med integral af fejl-signal. Derfor er aktiveringssignalet for integral styringsaktion givet ved

En PID-regulator har nogle begrænsninger også, ud over at være en af de bedste regulatoren i styringssystemet. PID-styring er anvendelig til mange styringsaktioner, men den fungerer ikke godt i tilfælde af optimal styring. Hovednadele er feedback-bane. PID er ikke udstyret med nogen model af processen. Andre ulemper er, at PID er et lineært system, og derivativ-del er støj-følsom. En lille mængde støj kan forårsage store ændringer i output.

Erklæring: Respekt for det originale, godt artikel der fortjener at deles, hvis der er krænkelse kontakt slet.