Die Auswahl des besten Proportional-Integral-Derivative-(PID)-Reglers hängt von Ihren spezifischen Anforderungen ab. Ein PID-Regler kann als PI- oder PD-Regler oder nur als I- oder P-Regler ausgeführt sein. Nicht alle Anwendungen erfordern die Verwendung aller drei Parameter. Die Ableitungssteuerung wird am wahrscheinlichsten eliminiert, da sie Messungen basierend auf dem Systemrauschen vornimmt. Die Beseitigung kann erfolgen, indem unerwünschte Parameter auf Null gesetzt werden.
Ein PID-Regler wird häufig als industrielle Steuerung verwendet und berechnet drei separate Parameter, Eigenschaften oder messbare Faktoren. Berechnungen von Fehlerwerten werden durchgeführt, indem die Differenz zwischen einem gemessenen Betrag und dem gewünschten Betrag gebildet wird. Fehler werden minimiert, indem die Eingaben an das Steuerungssystem angepasst werden.
Bei einem PID-Regler können zu große proportionale Änderungen zu Systeminstabilität führen. Wenn dieselben Änderungen zu klein sind, reagiert das System nicht. Die Integralregelung misst den Fehlerbetrag und versucht diesen zu minimieren. Ableitungssteuerungen reduzieren die Änderungsrate, können jedoch die Reaktionszeit verlangsamen und mehr Rauschen in das System einbringen.
Ein gutes Beispiel zum Verständnis des Regelprozesses ist die manuelle Einstellung der Wassertemperatur an einem Zwei-Hahn-Wasserhahn. Sowohl Heiß- als auch Kaltwasserhähne werden aufgedreht und dann vom Benutzer auf die gewünschte kombinierte Temperatur eingestellt. Die Einstellungen müssen präzise vorgenommen werden, sonst wechselt der Benutzer zwischen zu heißem und zu kaltem Wasser hin und her. Vollproportionale Steuerungen eliminieren das Ein- und Ausschalten des Systems. Ein PID-Regler kompensiert automatisch, wenn Änderungen im System erfasst werden.
Für einfache Thermostatsysteme können einfachste Regelsysteme verwendet werden. Ein PID-Regler in einem Ofen funktioniert möglicherweise am besten mit nur proportionalen und integralen Reglern. Die Ableitungsfunktion kann durch Rauschen oder elektrische Interferenzen zu unberechenbaren Änderungen führen. Bei ordnungsgemäßer Funktion ermöglicht die Steuerung dem Ofen, auf die gewünschte Temperatur zu heizen und dann ein- und auszuschalten, um sie beizubehalten. Das Aufheizen wird verlangsamt, wenn der Ofen die gewünschte Temperatur erreicht, um ein Überschreiten des Sollwerts zu vermeiden.
Einfache Ein- und Ausschaltsteuerungen sind in Systemen in Ordnung, die keine konstanten exakten Temperaturen erfordern. Hausheiz- und -kühlgeräte können dies nutzen, aber eine bessere Effizienz wird mit einem Proportional- oder PID-Regler erreicht. Industrielle Anwendungen erfordern normalerweise eine ständige Kontrolle für Anwendungen vom Labortyp. Bewegungs-, Temperatur- und Durchflussregelungsanforderungen können alle mit PID-Funktionen erfüllt werden. Wenn ein stationärer Fehler (SSE) kritisch ist, liefern alle drei Kontrollen – zusammenwirkend – das gewünschte Ergebnis.
Zu berücksichtigende Faktoren sind die Art des Eingangssensors für das System und der zulässige Ergebnisbereich. Als nächstes müssen die Ausgabeanforderungen erfüllt werden. Die Ausgänge können an ein elektromechanisches Relais, einen analogen Empfänger oder ein Halbleiterrelais (SSR) erfolgen. Berücksichtigen Sie schließlich die Anzahl der erforderlichen Ausgänge. PID-Regler werden normalerweise mit einer Auflistung aller Eingangs- und Ausgangstypen geliefert, mit denen sie am besten funktionieren.