PID-regulatorer og PID-styring i styresystemer

PID-styring står for proporsjonal-integral-derivativ styring. PID-styring er en tilbakemeldingsmekanisme brukt i et styringssystem. Denne typen styring kalles også tre-ledd styring, og implementeres av en PID-kontroller. Ved å beregne og kontrollere tre parametre – den proporsjonale, integrerte og deriverte av hvor mye en prosessvariabel avviker fra ønsket settpunktverdi – kan vi oppnå ulike styringsaksjoner for spesifikk arbeid.

PID-kontroller regnes som den beste kontrolleren i styringssystemfamilien. Nicholas Minorsky publiserte det teoretiske analysedokumentet om PID-kontroller. For PID-styring består aktiveringsignalet av proporsjonal feilsignal addert med derivert og integral av feilsignalet. Derfor er aktiveringsignalet for PID-styring:

Laplace-transformasjonen av aktiveringsignalet som inkluderer PID-styring er

Det er noen styringsaksjoner som kan oppnås ved å bruke to av parametrene i PID-kontrolleren. To parametre kan fungere mens den tredje holdes på null. Så PID-kontroller blir noen ganger PI (proporsjonal-integral), PD (proporsjonal-derivativ) eller bare P eller I. Derivativleddet D er ansvarlig for støy-måling, mens integraleddet er ment for å nå det målverdien av systemet. I tidlige dager ble PID-kontroller brukt som et mekanisk enhet. Disse var pneumatisk kontroller da de komprimeres av luft. Mekaniske kontroller inneholder fjær, hevel eller masse. Mange komplekse elektroniske systemer er utstyrt med en PID-styringsløkke. I moderne dager brukes PID-kontroller i PLC (programmerbare logikkkontroller) i industri. De proporsjonale, deriverte og integrerte parametrene kan uttrykkes som – Kp, Kd og Ki. Alle disse tre parametrene har effekt på det lukkede løp styringssystemet. Det påvirker opptakstid, stabiliseringsperiode og overskyting og også stabil tilstand feil.

PID-styring kombinerer fordelene med proporsjonale, deriverte og integrerte styringsaksjoner. La oss diskutere disse styringsaksjonene kort.

Proporsjonal styring: Her er aktiveringsignalet for styringsaksjonen i et styringssystem proporsjonalt med feilsignalet. Feilsignalet er forskjellen mellom referanseinnputtsignalet og tilbakemeldingssignalet hentet fra inputt.

Derivativ styring: Aktiveringsignalet består av proporsjonalt feilsignal addert med derivert av feilsignalet. Derfor er aktiveringsignalet for derivativ styringsaksjon gitt av,

Integral styring: For integral styringsaksjon består aktiveringsignalet av proporsjonalt feilsignal addert med integral av feilsignalet. Derfor er aktiveringsignalet for integral styringsaksjon gitt av

En PID-kontroller har noen begrensninger også, til tross for at den er en av de beste kontrollerne i styringsaksjonssystem. PID-styring er anvendelig for mange styringsaksjoner, men den fungerer ikke godt i tilfeller med optimal styring. Hovednakenheten er tilbakemeldingsbanen. PID er ikke utstyrt med noen modell av prosessen. Andre ulemper er at PID er et lineært system og derivasjonsdelen er følsom for støy. En liten mengde støy kan forårsake store endringer i utdata.

Erklæring: Respekt for originaliteten, godt artikler verdt å dele, hvis det finnes krænking vær så snill kontakt for sletting.