Ein Proportional-Integral-Differential-Regler, kurz PID-Regler genannt, ist ein Gerätetyp, der häufig in Regelsystemen verwendet wird. Diese Systeme steuern andere Geräte oder Systeme und der PID-Regler hilft, wichtige Variablen innerhalb des Steuersystems zu regulieren. Es kann nur ein Gerät oder mehrere gleichzeitig betreffen. Typischerweise wird es in der Industrie und im Fertigungsbereich verwendet.
Um zu verstehen, was der PID-Regler macht und warum er so vorteilhaft ist, kann ein Beispiel aus dem Alltag herangezogen werden. Wenn einer Hausbesitzerin kalt ist, stellt sie den Thermostat für die Heizung in ihrem Haus auf die gewünschte Temperatur ein. Die Temperatur, auf der sich das Haus derzeit befindet, wird als Prozessvariable bezeichnet. Eine Variable ist einfach ein Faktor, der sich wie die Temperatur des Hauses im Laufe der Zeit ändern kann.
Die ideale Temperatur, auf die der Hausbesitzer seinen Thermostat eingestellt hat, wird als Sollwert bezeichnet. Die Prozessvariable und der Sollwert können zu einem bestimmten Zeitpunkt gleich sein. Wenn die aktuelle Temperatur des Hauses die gewünschte Temperatur hat, wären sie gleich. Im Gegensatz zum Sollwert kann sich die Prozessvariable jedoch ändern. Dies geschieht, wenn das Haus zu heiß oder zu kalt wird.
Diese beiden Begriffe, die Prozessvariable und der Sollwert, sind dieselben Begriffe, mit denen die Funktionsweise eines PID-Reglers ausgedrückt wird. Der Controller ist so eingestellt, dass er eine Variable steuert, sei es die Temperatur oder ein anderer Aspekt des Systems, über den er die Kontrolle hat. Der Regler versucht, die beste Lösung zu finden, um diese Variable auf dem gewünschten Sollwert zu halten.
Zwischen dem PID-Regler und normalen Reglern treten Unterschiede in der Funktionsweise auf. Der PID-Regler verwendet eine erweiterte Formel, um das Auftreten von Fehlern zu verhindern. Dadurch wird sichergestellt, dass die zu steuernden Geräte oder Systeme so fehlerfrei wie möglich funktionieren.
Dieser Formeltyp wird als Algorithmus bezeichnet. Ein Algorithmus leitet Aktionen basierend auf dem, was passiert. Der Algorithmus hätte spezifische Anweisungen, wie auf bestimmte Änderungen zu reagieren ist. Es ähnelt einem Zeitschriftenquiz, bei dem Fragen gestellt werden und der Leser dann mithilfe von Pfeilen zur nächsten Frage geleitet wird, basierend auf ihrer Antwort auf die vorherige Frage. Auf diese Weise ist ein Algorithmus eine Reihe verschiedener Verfahren, die je nach dem, was das Gerät, das die Befehle erhält, ausgeführt oder geändert werden kann.
Schließlich nimmt der PID-Regler an einer Rückkopplungsschleife teil. Informationen werden vom Controller gesendet, von den Geräten empfangen und Informationen von den Geräten werden an den Controller zurückgesendet. Der Controller trifft dann eine Entscheidung über das weitere Vorgehen basierend auf den Informationen, die er erhält und sendet sie aus, wodurch eine Endlosschleife entsteht.
Ein wesentlicher Vorteil sticht bei der Verwendung eines PID-Reglers hervor. Es kann verschiedene Systeme oder Geräte mit wenig menschlicher Interaktion steuern. Dadurch können sich die Mitarbeiter nicht nur auf andere Aufgaben konzentrieren, sondern es können auch viele Prozesse gleichzeitig ausgeführt werden. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass der Controller abgestimmt werden muss, dh die Anweisungen, die ihm sagen, was zu tun ist, müssen optimiert werden, damit er ordnungsgemäß funktioniert. Dazu sind fortgeschrittene Kenntnisse zum Einrichten dieser Art von Controller erforderlich, um Fehler zu vermeiden.