سیستم‌های کنترل و PID کنترلر به همراه فیلم آموزشی

سیستم‌های کنترل : 

PID  Controller: 

از رایج‌ترین نمونه‌های الگوریتم کنترل بازخوردی است که در بسیاری از فرایندهای کنترلی نظیر کنترل سرعت موتور DC ، کنترل فشار، کنترل دما و… کاربرد دارد. کنترل‌کننده PID مقدار «خطا» بین خروجی فرایند و مقدار ورودی مطلوب (setpoint) محاسبه می‌کند ، هدف کنترل‌کننده ، به حداقل رساندن خطا با تنظیم ورودی‌های کنترل فرایند است.

PID از سه قسمت مجزا به نام‌های Proportional (تناسبی) ، Integral (انتگرال‌گیر) و Derivative (مشتق‌گیر) تشکیل شده که هر کدام از آن‌ها سیگنال خطا را به عنوان ورودی گرفته و عملیاتی را روی ان انجام می‌دهند و در نهایت خروجی شان با هم جمع می‌شود ، خروجی این مجموعه که همان خروجی کنترل‌کننده PID است برای اصلاح خطا (error) به سیستم فرستاده می‌شود.

توجــــه : فرمول استاندارد PID به فرم زیر است:

بنابراین تابع تبدیل یک کنترل‌کننده PID به صورت زیر درمی‌آید:

بلوک دیاگرام یک PID کنترلر : 

اثر تغییر پارامترهای مختلف یک کنترل‌کننده PID ایده‌آل روی پاسخ پله یک سیستم خطی :

1- جمله تناسبی ( ضریب K_p ) ، سرعت سیستم را افزایش می‌دهد و خطای حالت دائم را تا حدودی کاهش می‌دهد (اما صفر نمی‌کند).

2- افزودن جمله انتگرال‌گیر ( ضریب K_i ) خطای حالت دائم را صفر می‌کند، اما مقدار زیادی نوسانات ناخواسته (overshoot) به پاسخ گذرا اضافه می‌نماید. 

3- جمله مشتق‌گیر ( ضریب K_d ) نوسانات پاسخ گذرا را تضعیف کرده و پاسخ پله را به شکل پله ایده‌آل نزدیک می‌نماید.

افزودن پارامترهای تناسبی ( K_p )  -  انتگرال‌گیر ( K_i  )  -  مشتق‌گیر ( K_d ) :

فیلم آموزشی نحوه استفاده از PID کنترلر در محیط نرم افزار Simatic Manager :