Ένας ελεγκτής PID είναι ο πιο συνηθισμένος βρόχος ελέγχου στη μηχανική. Συνδυάζει τρεις όρους: αναλογικό, ολοκληρωτικό και παράγωγο. Κάθε όρος ανταποκρίνεται στο σφάλμα μεταξύ ενός επιθυμητού σημείου ρύθμισης και της μετρούμενης εξόδου. Το άθροισμα των τριών όρων οδηγεί τον ενεργοποιητή.

Η αναλογική δράση ανταποκρίνεται στο τρέχον σφάλμα. Η ολοκληρωτική δράση ανταποκρίνεται στο συσσωρευμένο σφάλμα του παρελθόντος. Η παράγωγη δράση ανταποκρίνεται στο προβλεπόμενο μελλοντικό σφάλμα. Μαζί παρέχουν γρήγορη απόκριση, μηδενικό σφάλμα σταθερής κατάστασης και απόσβεση. Ο ελεγκτής είναι απλός στην εφαρμογή και λειτουργεί καλά για ένα ευρύ φάσμα συστημάτων. Γι' αυτό χρησιμοποιείται σε θερμοστάτες, drones, cruise control και βιομηχανικές διεργασίες.

Παράμετροι συντονισμού PID

• Kp: αναλογικό κέρδος, ανταποκρίνεται στο σφάλμα ρεύματος.
• Ki: ολοκληρωτικό κέρδος, εξαλείφει το σφάλμα σταθερής κατάστασης.
• Kd: κέρδος παραγώγου, μειώνει την υπέρβαση.
• Χρόνος δειγματοληψίας: πόσο συχνά εκτελείται ο βρόχος.
• Anti-windup: αποτρέπει την υπερβολική αύξηση του ολοκληρωτικού όρου.

Ο συντονισμός είναι το δύσκολο κομμάτι. Οι κανόνες Ziegler-Nichols δίνουν ένα σημείο εκκίνησης. Ο χειροκίνητος συντονισμός τον βελτιώνει. Πολύ μεγάλο Kp και το σύστημα ταλαντώνεται. Πολύ μεγάλο Ki και υπερβαίνει το όριο. Πολύ μεγάλο Kd και ενισχύει τον θόρυβο. Ο στόχος είναι μια απόκριση που φτάνει στο σημείο ρύθμισης γρήγορα, με ελάχιστη υπέρβαση, και παραμένει εκεί. Ορισμένα συστήματα συντονίζονται αυτόματα εισάγοντας μια βηματική είσοδο και μετρώντας την απόκριση. Άλλα χρησιμοποιούν συντονισμό που βασίζεται σε μοντέλο. Ένας καλά συντονισμένος ελεγκτής PID είναι αόρατος. Το σύστημα απλώς λειτουργεί. Ένας κακώς συντονισμένος ταλαντώνεται, υπερβαίνει το όριο ή αποκρίνεται αργά. Το PID δεν είναι πάντα ο καλύτερος ελεγκτής, αλλά είναι σχεδόν πάντα ο πρώτος που δοκιμάζεται.