Podstawy reakcyjnej i predykcyjnej regulacji PID

Algorytm PID to jedna z najpopularniejszych metod regulacji, szeroko stosowana w regulatorach przemysłowych, układach domowej automatyki, napędach i serwomechanizmach. Oferuje on dobre parametry sterowania i pozwala na dobre dopasowanie charakterystyki regulacji do specyficznej charakterystyki obiektu. Sterowanie za pomocą PID kiedyś było domeną złożonych sterowników przemysłowych, obecnie pojawia się także w wielu prostych regulatorach domowych i jest implementowany w mikrokontrolerach. W artykule opisujemy zasadę działania i problemy związane z implementacją.

Posłuchaj
00:00
Spis treści

Dokładne śledzenie wartości zadanej

Im gładszy przebieg wartości zadanej, tym jest bardziej prawdopodobne, że napęd będzie w stanie dokładnie ją śledzić. Z tego powodu nie zadaje się z reguły sygnałów w postaci funkcji, które nie są gładkie, gdyż wymagałoby to nieskończonego przyspieszenia w punktach nieróżniczkowalnych. W bardziej skomplikowanych przypadkach nawigacyjnych znaczenie ma więcej kwestii niż tylko sterowanie w jednej osi. Konieczne jest wtedy m.in. rozwiązanie odwrotnego zadania kinematyki, które polega na przekształceniu zadanego przebiegu położenia robota w przestrzeni kartezjańskiej do przebiegów wartości zadanych każdego z jego silników.

Wnioski

Regulacja PID wymaga znajomości fizyki i dynamiki sterowanych obiektów, a skuteczność ich realizacji zależy w połowie od wiedzy i instynktu. Jeśli zastosuje się podejście ściśle matematyczne, to określenie wartości wielu parametrów może być trudne, a otrzymany algorytm będzie bardzo wymagający obliczeniowo. Ponadto istotne jest użycie takiego oprogramowania, które umożliwi zmianę wartości praktycznie każdego składnika w trakcie pracy. Można wtedy obserwować odpowiedź układu na zmianę różnych parametrów.

Należy również pamiętać, że nawet najbardziej skomplikowane układy składają się z wielu prostych bloków, więc jeśli te proste bloki zostaną dobrze poznane, to mogą posłużyć do tworzenia układów o bardzo złożonych zachowaniach.

Grzegorz Michałowski

Spis treści
Zobacz więcej w kategorii: Technika
Zasilanie
Izolowane przetwornice DC/DC wysokiego napięcia
Komponenty
System automatyki KNX w produktach firmy Mean Well
Mikrokontrolery i IoT
Układy SoC serii Dragonwing IQ9 firmy Qualcomm do systemów edge AI nowej generacji
Produkcja elektroniki
Nowa biała księga: Jak radzić sobie z nieplanowanym zapotrzebowaniem
Mikrokontrolery i IoT
PSOC Edge - nowa generacja MCU do AI
Pomiary
Dlaczego w testach elektrycznych stosowane są 4-żyłowe połączenia Kelvina?
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Listopad 2025
Informacje z firm
Grupa RENEX zaprasza na targi Evertiq EXPO Warszawa 2025
Magazyn
Październik 2025

Ukryte koszty poprawek. Dlaczego naprawa projektu zawsze kosztuje więcej niż dobre planowanie - czyli im później wykryjesz błąd, tym drożej go naprawić

Większość projektów elektronicznych nie upada dlatego, że zabrakło budżetu na komponenty — lecz dlatego, że zbyt późno wykryto błędy projektowe. To one, a nie same materiały, generują największe koszty: dodatkowe prototypy, opóźnienia, ponowne testy, a często nawet przebudowę całych urządzeń.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów