کنترل PID (Proportional-Integral-Derivative)

کنترل‌ کننده‌های PID در بسیاری از کاربردهای کنترل صنعتی مانند کنترل دما، کنترل فشار، کنترل جریان و کنترل سطح استفاده می‌شوند. الگوریتم های PID در رباتیک و وسایل نقلیه خودران نیز استفاده می شود. یکی از معروف ترین برندهای کنترل کننده PID زیمنس است.

به عنوان مثال یک الگوریتم کنترل کننده PID برای تنظیم دما در یک سیستم استفاده می شود. این کار با گرفتن تفاوت بین دمای مورد نظر و دمای فعلی، و سپس تنظیم خروجی یک دستگاه (مانند یک بخاری یا فن) برای نزدیک کردن دو مقدار به هم کار می کند. این الگوریتم از سه پارامتر تناسب، انتگرال و مشتق استفاده می کند که برای محاسبه مقدار تنظیمی که باید انجام شود تا به دمای مورد نظر برسد استفاده می شود.

بهترین روش الگوریتم کنترل کننده PID استفاده از تنظیم Ziegler-Nichols است. این روش یک روش آزمایش شده زمان برای تنظیم کنترلرهای PID است و امروزه هنوز در بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده می شود.

روش تنظیم Ziegler-Nichols یک تکنیک تنظیم کنترل کننده PID است که برای تعیین تنظیمات بهینه برای تناسب، انتگرال و مشتق در یک کنترل کننده PID استفاده می شود. این شامل تنظیم Gain تناسب به عنوان مقدار بالا، و Gain انتگرال به عنوان 0 و Gain مشتق نیز به عنوان 0 می باشد. سپس سیستم با افزایش میزان دامنه شروع به نوسان می کند تا زمانی که به یک حالت یا میزان نوسان پایدار برسد. سپس Gain ها بر اساس قانون تنظیم Ziegler-Nichols برای دستیابی به عملکرد بهینه تنظیم می شوند. در اینجاست که رایج ترین خطای انجام شده در یک کنترلر PID ممکن است رخ دهد. که این خطا در حقیقت ناشی از اشتباه در انجام تنظیم صحیح Gain می باشد. Gain عبارت تناسبی در یک کنترل کننده PID است که برای کنترل بزرگی سیگنال خروجی استفاده می شود. معمولاً با یک مقدار عددی نشان داده می شود که برای تعیین سیگنال خروجی در سیگنال خطا ضرب می شود.