Le choix du meilleur contrôleur proportionnel-intégral-dérivé (PID) dépendra de vos besoins spécifiques. Un régulateur PID peut se présenter sous la forme d’un régulateur PI ou PD, ou uniquement I ou P. Toutes les applications ne nécessitent pas l’utilisation des trois paramètres. Le contrôle dérivé est le plus susceptible d’être éliminé car il effectue des mesures basées sur le bruit du système. L’élimination peut être effectuée en réglant les paramètres indésirables à zéro.
Largement utilisé comme contrôles industriels, un contrôleur PID calcule trois paramètres, caractéristiques ou facteurs mesurables distincts. Les calculs des valeurs d’erreur sont effectués en prenant la différence entre une quantité mesurée et la quantité souhaitée. Les erreurs sont minimisées en ajustant les entrées du système de contrôle.
Dans un régulateur PID, tout changement proportionnel trop important peut entraîner une instabilité du système. Si les mêmes changements sont trop petits, le système ne sera pas réactif. Le contrôle intégral mesure la quantité d’erreur et tente de la minimiser. Les commandes dérivées réduisent le taux de changement, mais peuvent ralentir le temps de réponse et introduire plus de bruit dans le système.
Pour comprendre le processus de contrôle, un bon exemple consiste à ajuster manuellement la température de l’eau sur un robinet à deux robinets. Les robinets d’eau chaude et froide sont ouverts puis ajustés par l’utilisateur à la température combinée souhaitée. Les réglages doivent être faits avec précision ou l’utilisateur fera des allers-retours entre une eau trop chaude ou trop froide. Les commandes proportionnelles complètes éliminent les cycles marche/arrêt dans le système. Un contrôleur PID compensera automatiquement lorsque des changements dans le système sont détectés.
Les systèmes de contrôle les plus simples peuvent être utilisés pour les systèmes de thermostat de base. Un contrôleur PID dans un four peut fonctionner mieux avec uniquement des commandes proportionnelles et intégrales. La fonction dérivée peut provoquer des changements erratiques dus au bruit ou aux interférences électriques. Fonctionnant correctement, la commande permet au four de chauffer à la température désirée, puis s’allume et s’éteint pour la maintenir. La chauffe est ralentie au fur et à mesure que le four atteint la température souhaitée pour éviter de dépasser la consigne.
Les commandes marche et arrêt de base conviennent aux systèmes qui ne nécessitent pas de températures exactes constantes. Les unités de chauffage et de refroidissement domestiques peuvent l’utiliser, mais une meilleure efficacité sera obtenue avec un contrôleur proportionnel ou PID. Les utilisations industrielles exigent normalement un contrôle constant pour les utilisations de type laboratoire. Les exigences de contrôle de mouvement, de température et de débit peuvent toutes être satisfaites avec les fonctions PID. Lorsqu’une erreur d’état d’équilibre (SSE) est critique, les trois contrôles – travaillant ensemble – fourniront le résultat souhaité.
Les facteurs à prendre en compte sont le type de capteur d’entrée du système et la plage de résultats autorisée. Ensuite, les besoins de sortie doivent être satisfaits. Les sorties peuvent être vers un relais électromécanique, un récepteur analogique ou un relais à semi-conducteurs (SSR). Enfin, tenez compte du nombre de sorties requises. Les contrôleurs PID sont généralement livrés avec une liste de tous les types d’entrée et de sortie avec lesquels ils fonctionnent le mieux.