Пропорционально-интегрально-дифференцирующий (или сокращенно ПИД) регулятор применяется в системах автоматизации для поддержания определенного значения какого-либо параметра. Например, он может регулировать температуру в котле. Если она достигает определенного значения, прибор ограничивает подачу топлива и наоборот.
ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал на основе трех составляющих, которые и зашифрованы в его названии:
Пропорциональная. Это, по сути, разница между имеющимся и заданным значениями регулируемого параметра. Возьмем тот же пример с температурой котла. Когда от датчика поступает сигнал, что ее значение ниже заданного, измеритель ПИД-регулятор высчитывает разницу, умножает ее на заданный коэффициент и полученное значение мощности передает на нагреватель. Однако эта составляющая не учитывает и так называемую статическую ошибку. Допустим, при достижении оптимальной температуры мощность нагревателя должна быть равна нулю. Но за счет естественной теплопотери котел будет остывать.
Интегральная. Эта составляющая позволяет со временем учесть статическую ошибку. Благодаря накопленному интегралу при достижении необходимой температуры мощность продолжает подаваться на нагреватель, не давая объекту охлаждаться.
Дифференциальная. Эта составляющая решает проблему запаздывания сигнала. Допустим, при падении температуры регулятор повышает мощность нагревателя. Дифференциальная составляющая по мере приближения имеющегося значения к заданному начинает снижать выдаваемую мощность, противодействуя предполагаемым отклонениям регулируемой величины, которые могут произойти в будущем.
По назначению:
– регуляторы давления;
– уровня;
– расхода;
– температуры и т. д.
По принципу действия:
– регуляторы непрямого действия (используют внешний источник энергии);
– регуляторы прямого действия (используют энергию регулируемого параметра, например, давления).
По характеру воздействия на регулирующий орган:
– регуляторы дискретного действия (с релейным, ШИМ-выходом);
– регуляторы непрерывного действия (с аналоговым выходом токовым или по напряжению).
По виду используемой энергии:
– электронные;
– пневматические;
– гидравлические;
– механические;
– комбинированные.
По закону регулирования:
– 3-позиционные:
– 2-позиционные;
– типовые регуляторы (И, П, ПД, ПИ и ПИД-регуляторы);
– регуляторы с переменной структурой;
– адаптивные (самонастраивающиеся);
– оптимальные регуляторы.
Стоит отметить, что ПИД-регуляторы Овен ТРМ используются в цепях управления, где требуется максимальное быстродействие и точность. Однако для их корректной работы необходимо уделить особое внимание правильности настроек.