Co to są cyfrowe sterowniki PID?

Regulator PID jest urządzeniem często stosowanym do sterowania urządzeniami i systemami elektronicznymi. Urządzenie zazwyczaj stosuje zasady matematyczne do przetwarzania sygnału i wyzwalania odpowiedzi w elektronice, do której jest podłączony. Cyfrowe sterowniki PID często działają podobnie do analogowych, ale mogą obejmować mikroprocesory, programowalne sterowniki logiczne, a także specjalistyczne oprogramowanie. Sterowane urządzenie jest czasami określane jako instalacja, która może być silnikiem przemysłowym, siłownikiem i innymi maszynami, a także termostatem domowym.

Cyfrowe sterowniki PID są czasami używane do zarządzania pojedynczymi urządzeniami, ale mogą być również zawarte w całym systemie. Są one zwykle używane do dokładnej regulacji sygnałów wyjściowych w systemach, takich jak kontrolery temperatury, w oparciu o pewien poziom sprzężenia zwrotnego. Urządzenia zazwyczaj używają obliczeń matematycznych zwanych algorytmami, które mogą pozwolić im aktywować się po osiągnięciu zaprogramowanych progów. Warunki można również konsekwentnie monitorować w określonych momentach; ta funkcja jest często nazywana częstotliwością próbkowania.

Sygnały błędu zwykle pomagają sterować funkcją cyfrowych sterowników PID. Pojęcie proporcjonalne zwykle odnosi się do matematycznej redukcji błędu, podczas gdy funkcja całkowa zazwyczaj ma na celu zmniejszenie błędu do minimum. Gdy sygnał wyjściowy zmienia się zbyt szybko, funkcja pochodna czasami ogranicza działania pozostałych dwóch, więc korekta nie jest przesadzona. Trzy elementy sterowników proporcjonalno-całkujących są często projektowane przez ekspertów w teorii matematyki, a także przez programistów. Interfejs sterujący, zwykle program komputerowy, może pomóc ludziom zarządzać cyfrowymi sterownikami PID bez zaawansowanej wiedzy specjalistycznej.

Czasami potrzebny jest kod oprogramowania, aby dostroić cyfrowy regulator PID, podczas gdy debugowanie może być konieczne do dostosowania zmiennych zarządzanych przez urządzenie. W przypadku kontroli temperatury w domu urządzenie jest często zaprojektowane tak, aby reagowało na zadane temperatury i odchylenia od nich. Cyfrowe sterowniki PID mogą także poznać czasy potrzebne do ogrzania lub ochłodzenia pomieszczenia. Zazwyczaj są w stanie utrzymać stałą temperaturę również w pomieszczeniu.

Większość cyfrowych regulatorów PID działa przy użyciu stałych wartości. Proces ten jest zwykle ignorowany przez kontrolerów; tylko parametry działania są zwykle śledzone. Można jednak podłączyć różne sterowniki PID, aby zarządzać wydajnością dużego systemu, a nawet dostosować je do różnych zastosowań w ogólnej aplikacji. Inną zaletą cyfrowych regulatorów PID jest to, że czas próbkowania może stanowić niewielki ułamek czasu potrzebnego na dostosowanie parametru, więc dokładność i skuteczność są zazwyczaj maksymalizowane.