Podstawy reakcyjnej i predykcyjnej regulacji PID
| TechnikaAlgorytm 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.
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
