最適なPIDコントローラーを選択するにはどうすればよいですか？

最適な比例積分微分（PID）コントローラーの選択は、特定のニーズに依存します。 PIDコントローラーは、PIコントローラーまたはPDコントローラー、またはIまたはPのみの形式にすることができます。すべてのアプリケーションが3つのパラメーターすべてを使用する必要があるわけではありません。 微分制御は、システムノイズに基づいて測定を行うため、排除される可能性が最も高いものです。 不要なパラメーターをゼロに設定することにより、除去を行うことができます。

産業用制御として広く使用されているPIDコントローラーは、3つの個別のパラメーター、特性、または測定可能な要因を計算します。 エラー値の計算は、測定された量と目的の量との差を取ることによって行われます。 制御システムへの入力を調整することにより、エラーが最小限に抑えられます。

PIDコントローラーでは、比例的な変更が大きすぎると、システムが不安定になる可能性があります。 同じ変更が小さすぎる場合、システムは応答しません。 積分制御はエラーの量を測定し、最小化を試みます。 微分制御は変化率を低下させますが、応答時間を遅くし、システムにより多くのノイズを導入する可能性があります。

制御プロセスを理解するための良い例は、2タップ蛇口の水温を手動で調整することです。 温水と冷水の両方の蛇口がオンになり、ユーザーが希望する組み合わせ温度に調整します。 調整は正確に行う必要があります。そうしないと、ユーザーは、暑すぎるまたは寒すぎる水を行き来します。 完全な比例制御により、システムのオン/オフサイクリングがなくなります。 システムの変更が検出されると、PIDコントローラーが自動的に補正します。

最も単純な制御システムは、基本的なサーモスタットシステムに使用できます。 オーブン内のPIDコントローラーは、比例制御と積分制御のみで最適に機能する場合があります。 微分関数は、ノイズまたは電気的干渉による不規則な変化を引き起こす可能性があります。 適切に機能しているこのコントロールは、オーブンを希望の温度まで加熱し、その後、オンとオフを繰り返して維持します。 オーブンが目的の温度に達すると、設定ポイントを超えないように加熱が遅くなります。

基本的なオン/オフ制御は、一定の正確な温度を必要としないシステムでは問題ありません。 家庭用の冷暖房ユニットでこれを使用できますが、比例またはPIDコントローラーを使用すると効率が向上します。 工業用途では、通常、実験室タイプの用途で一定の制御が必要です。 モーション、温度、および流量制御の要件はすべて、PID機能で満たすことができます。 定常状態エラー（SSE）が重大な場合、3つのコントロールすべてが（連携して）望ましい結果をもたらします。

考慮する必要がある要因は、システムへの入力センサーのタイプと許可される結果の範囲です。 次に、出力のニーズを満たす必要があります。 出力は、電気機械式リレー、アナログレシーバー、またはソリッドステートリレー（SSR）になります。 最後に、必要な出力の数を考慮してください。 通常、PIDコントローラーには、最適なすべての入力および出力タイプのリストが付属しています。