微分比例積分控制器是一種安裝在自動化系統中的設備，用於維持能夠改變的給定參數。
乍一看，一切都令人困惑，但 PID 控制也可以解釋為假人，即對電子系統和設備不太熟悉的人。
什麼是PID控制器？
PID 控制器是內置在控制迴路中的具有強制反饋的設備。它旨在保持設定值的設定水平，例如空氣溫度。
該設備基於從傳感器或傳感器接收的數據向控制設備提供控製或輸出信號。控制器在瞬態過程和任務質量方面具有很高的準確率。
PID控制器的三個係數及工作原理
PID 控制器的工作是提供將受控變量保持在給定水平所需的功率量的輸出信號。為了計算指標，使用了一個複雜的數學公式，其中包括 3 個係數 - 比例、積分、微分。
讓我們以一個裝有水的容器作為調節對象，需要通過用蒸汽調節閥門的開度來將溫度保持在給定水平。
比例分量出現在與輸入數據不一致的時刻。簡單來說，聽起來是這樣的——取實際溫度和所需溫度之間的差值，乘以一個可調係數，得到一個輸出信號，該信號應該應用於閥門。那些。一旦度數下降，加熱過程就會開始，它們會上升到所需的標記以上 - 它會關閉甚至冷卻。
然後是集成組件，它旨在補償環境的影響或其他干擾影響，以將我們的溫度保持在給定水平。由於總是有其他因素影響被控制的設備，因此在接收到數據以計算比例分量時，該數字已經發生變化。並且外部影響越大，指標的波動就越大。發生電湧。
積分組件根據過去的溫度值嘗試返回其值（如果已更改）。下面的視頻中更詳細地描述了該過程。
然後調節器的輸出信號，根據係數，用於升高或降低溫度。隨著時間的推移，選擇補償外部因素的值，跳躍消失。
積分用於通過計算靜態誤差來消除誤差。這個過程主要是選擇正確的係數，否則誤差（失配）也會影響積分分量。
PID 的第三個組成部分是微分器。它旨在補償在對系統的影響和反饋之間發生的延遲的影響。比例控制器一直供電，直到溫度達到所需水平，但當信息傳遞到設備時，尤其是在較大值時，總是會出現錯誤。這可能會導致過熱。差分預測由延遲或環境影響引起的偏差，並提前減少供應的功率。
PID 控制器整定
PID 控制器整定通過 2 種方法進行：
- 綜合意味著基於系統模型的參數計算。這個設置是準確的，但需要對自動控制理論有深入的了解。它只受工程師和科學家的約束。由於需要去除消耗特徵並進行大量計算。
- 手動方法基於反複試驗。為此，以已經完成的系統的數據為基礎，對調節器的一個或多個係數進行一些調整。開機後觀察最終結果，參數向正確的方向變化。依此類推，直到達到所需的性能水平。
理論分析和整定的方法在實踐中很少使用，這是由於對控制對象的特性的無知和一堆可能的干擾影響。基於監控系統的實驗方法更為普遍。
現代自動化過程被實施為在用於調整調節器係數的程序控制下的專用模塊。
PID 控制器的用途
PID控制器旨在通過改變執行器（例如自動控制閥）的控制動作，將某個值保持在所需的水平 - 溫度，壓力，罐中的液位，管道中的流量，某物的濃度等，使用比例、積分、微分量進行設置。
使用目的是獲得能夠控制大型工業甚至電廠反應堆的精確控制信號。
溫度控制示例
通常使用 PID 控制器來控制溫度，讓我們舉一個簡單的例子，在水箱中加熱水，並考慮這個自動過程。
將液體倒入容器中，容器必須加熱到所需溫度並保持在給定水平。溫度傳感器安裝在水箱內 - 熱電偶 或者 電阻溫度計 並直接連接到PID控制器。
為了加熱液體，我們將提供蒸汽，如下圖所示，帶有一個自動控制閥。閥門本身接收來自調節器的信號。操作員在 PID 控制器中輸入溫度設定值，該值必須保存在水箱中。
如果控制器係數設置不正確，則會出現水溫跳躍，閥門要么完全打開，要么完全關閉。在這種情況下，需要計算 PID 控制器係數並重新輸入。如果一切都正確完成，在很短的一段時間後，系統將平衡該過程，並且罐中的溫度將保持在給定水平，而控制閥的開度將處於中間位置。
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