Wat zijn digitale PID-controllers?
Een proportioneel-integraal-afgeleid (PID) -controller is een apparaat dat vaak wordt gebruikt om elektronische apparaten en systemen te besturen. Wiskundige principes worden meestal door het apparaat toegepast om een signaal te verwerken en een reactie te activeren in de elektronica waarmee het is verbonden. Digitale PID-controllers werken vaak vergelijkbaar met analoge, maar kunnen microprocessors, programmeerbare logische controles en gespecialiseerde software omvatten. Het bestuurde apparaat wordt soms een fabriek genoemd, wat een industriële motor, actuator en andere machines kan zijn, evenals een huisthermostaat.
Digitale PID-controllers worden soms gebruikt om afzonderlijke apparaten te beheren, maar kunnen ook in een heel systeem worden opgenomen. Ze worden meestal gebruikt om de uitgangssignalen in systemen zoals temperatuurregelaars nauwkeurig aan te passen, op basis van een bepaald feedbackniveau. De apparaten maken doorgaans gebruik van wiskundige berekeningen die algoritmen worden genoemd, waarmee ze kunnen worden geactiveerd wanneer geprogrammeerde drempels worden bereikt. De omstandigheden kunnen ook op specifieke tijden consistent worden gecontroleerd; deze functie wordt vaak de samplefrequentie genoemd.
Foutsignalen helpen meestal de functie van digitale PID-controllers aan te sturen. De proportionele term verwijst meestal naar de wiskundige reductie van de fout, terwijl de integrale functie meestal bedoeld is om de fout zo klein mogelijk te maken. Wanneer het uitgangssignaal te snel verandert, beperkt de afgeleide functie soms de acties van de andere twee, zodat de correctie niet overdreven is. De drie elementen van proportioneel-integraal-afgeleide controllers worden vaak ontworpen door experts in de wiskundige theorie en door softwareprogrammeurs. Een besturingsinterface, meestal een computerprogramma, kan mensen helpen om digitale PID-controllers te beheren zonder geavanceerde expertise.
Soms is softwarecode nodig om een digitale PID-controller af te stemmen, terwijl debuggen mogelijk nodig is om de variabelen aan te passen die door het apparaat worden beheerd. In het geval van temperatuurregeling thuis, is het apparaat vaak ontworpen om te reageren op ingestelde temperaturen en de afwijking daarvan. Digitale PID-controllers kunnen ook de tijden leren die nodig zijn om een kamer op te warmen of af te koelen. Ze zijn meestal ook in staat om de temperaturen in een kamer ook stabiel te houden.
De meeste digitale PID-controllers werken met vaste waarden. Het proces wordt meestal genegeerd door de controllers; alleen de bedrijfsparameters worden meestal bijgehouden. Verschillende PID-controllers kunnen echter worden aangesloten om de prestaties van een groot systeem te beheren of ze zelfs aan te passen aan verschillende toepassingen in een algemene toepassing. Een ander voordeel van digitale PID-controllers is dat de bemonsteringstijd een kleine fractie kan zijn van hoe lang het duurt voordat een parameter wordt aangepast, zodat nauwkeurigheid en effectiviteit doorgaans worden gemaximaliseerd.