La scelta del miglior controller proporzionale-integrale-derivato (PID) dipenderà dalle tue esigenze specifiche. Un controller PID può avere la forma di un controller PI o PD oppure solo I o P. Non tutte le applicazioni richiedono l’uso di tutti e tre i parametri. Il controllo derivativo è quello che più probabilmente viene eliminato in quanto effettua misurazioni basate sul rumore di sistema. L’eliminazione può essere eseguita impostando a zero i parametri indesiderati.
Ampiamente utilizzato come controlli industriali, un controller PID calcola tre parametri, caratteristiche o fattori misurabili separati. I calcoli dei valori di errore vengono effettuati prendendo la differenza tra un importo misurato e l’importo desiderato. Gli errori sono ridotti al minimo regolando gli input al sistema di controllo.
In un controller PID, eventuali variazioni proporzionali troppo grandi possono causare instabilità del sistema. Se le stesse modifiche sono troppo piccole, il sistema non risponderà. Il controllo integrale misura la quantità di errore e cerca di ridurla al minimo. I controlli derivati riducono la velocità di variazione, ma possono rallentare i tempi di risposta e introdurre più rumore nel sistema.
Per comprendere il processo di controllo, un buon esempio è la regolazione manuale della temperatura dell’acqua su un rubinetto a due rubinetti. Entrambi i rubinetti dell’acqua calda e fredda vengono aperti e quindi regolati dall’utente alla temperatura combinata desiderata. Le regolazioni devono essere eseguite con precisione o l’utente andrà avanti e indietro tra l’acqua troppo calda o troppo fredda. I controlli completamente proporzionali eliminano i cicli di accensione e spegnimento nel sistema. Un controller PID compenserà automaticamente quando vengono rilevate modifiche nel sistema.
I sistemi di controllo più semplici possono essere utilizzati per i sistemi termostatici di base. Un controller PID in un forno può funzionare al meglio solo con controlli proporzionali e integrali. La funzione derivativa potrebbe causare variazioni irregolari dovute a disturbi o interferenze elettriche. Il controllo, correttamente funzionante, permette al forno di riscaldarsi alla temperatura desiderata e poi si accende e si spegne per mantenerla. Il riscaldamento viene rallentato man mano che il forno raggiunge la temperatura desiderata per evitare di superare il set point.
I controlli di accensione e spegnimento di base vanno bene in sistemi che non richiedono temperature esatte costanti. Le unità di riscaldamento e raffrescamento domestiche possono utilizzarlo, ma si otterrà una migliore efficienza con un controller proporzionale o PID. Gli usi industriali normalmente richiedono un controllo costante per usi di tipo laboratorio. I requisiti di movimento, temperatura e controllo del flusso possono essere tutti soddisfatti con le funzioni PID. Quando un errore di stato stazionario (SSE) è critico, tutti e tre i controlli, lavorando insieme, forniranno il risultato desiderato.
I fattori che devono essere considerati sono il tipo di sensore di ingresso al sistema e la gamma di risultati consentiti. Successivamente, le esigenze di output devono essere soddisfatte. Le uscite possono essere un relè elettromeccanico, un ricevitore analogico o un relè a stato solido (SSR). Infine, tieni conto del numero di uscite richieste. I controller PID vengono comunemente forniti con un elenco di tutti i tipi di input e output con cui funzionano meglio.