Was sind digitale PID-Regler?
Ein Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) wird häufig zur Steuerung elektronischer Geräte und Systeme verwendet. Mathematische Prinzipien werden normalerweise vom Gerät angewendet, um ein Signal zu verarbeiten und eine Antwort in der Elektronik auszulösen, mit der es verbunden ist. Digitale PID-Regler funktionieren häufig ähnlich wie analoge, können jedoch Mikroprozessoren, programmierbare Logiksteuerungen sowie spezielle Software enthalten. Die gesteuerte Vorrichtung wird manchmal als Anlage bezeichnet, die ein Industriemotor, ein Stellglied und andere Maschinen sowie ein Heimthermostat sein kann.
Digitale PID-Regler werden manchmal zur Verwaltung einzelner Geräte verwendet, können jedoch auch in ein gesamtes System integriert werden. Sie werden normalerweise verwendet, um die Ausgangssignale in Systemen wie Temperaturreglern basierend auf einem bestimmten Rückkopplungsgrad genau anzupassen. Die Geräte verwenden im Allgemeinen mathematische Berechnungen, die als Algorithmen bezeichnet werden und deren Aktivierung bei Erreichen der programmierten Schwellenwerte möglich ist. Die Bedingungen können auch zu bestimmten Zeiten konsistent überwacht werden. Diese Funktion wird oft als Abtastrate bezeichnet.
Fehlersignale unterstützen normalerweise die Funktion digitaler PID-Regler. Der proportionale Ausdruck bezieht sich normalerweise auf die mathematische Reduzierung des Fehlers, während die Integralfunktion typischerweise darauf abzielt, den Fehler so klein wie möglich zu machen. Wenn sich das Ausgangssignal zu schnell ändert, schränkt die Ableitungsfunktion manchmal die Aktionen der anderen beiden ein, damit die Korrektur nicht übertrieben wird. Die drei Elemente von Proportional-Integral-Differential-Reglern werden häufig von mathematisch-theoretischen Experten sowie von Software-Programmierern entworfen. Eine Steuerschnittstelle, in der Regel ein Computerprogramm, kann Menschen helfen, digitale PID-Regler ohne fortgeschrittene Kenntnisse zu verwalten.
Manchmal ist Software-Code erforderlich, um einen digitalen PID-Regler abzustimmen, während möglicherweise ein Debugging erforderlich ist, um die vom Gerät verwalteten Variablen anzupassen. Bei der Heimtemperaturregelung ist das Gerät häufig so ausgelegt, dass es auf Solltemperaturen und deren Abweichung reagiert. Digitale PID-Regler können auch die Zeiten lernen, die zum Aufheizen oder Abkühlen eines Raums erforderlich sind. Sie sind in der Regel in der Lage, die Temperaturen auch in einem Raum konstant zu halten.
Die meisten digitalen PID-Regler arbeiten mit festen Werten. Der Prozess wird normalerweise von den Controllern ignoriert. In der Regel werden nur die Betriebsparameter verfolgt. Es können jedoch verschiedene PID-Regler angeschlossen werden, um die Leistung eines großen Systems zu verwalten oder sie sogar an verschiedene Verwendungszwecke in einer Gesamtanwendung anzupassen. Ein weiterer Vorteil von digitalen PID-Reglern besteht darin, dass die Abtastzeit nur einen Bruchteil der Zeit beträgt, die zum Einstellen eines Parameters benötigt wird, sodass Genauigkeit und Effektivität in der Regel maximiert werden.