Regulator PID to najpowszechniejsza pętla sterowania w inżynierii. Łączy on trzy człony: proporcjonalny, całkujący i różniczkujący. Każdy człon reaguje na błąd między zadaną wartością zadaną a zmierzonym sygnałem wyjściowym. Suma tych trzech członów napędza siłownik.

Działanie proporcjonalne reaguje na błąd bieżący. Działanie całkujące reaguje na skumulowany błąd przeszły. Działanie różniczkujące reaguje na przewidywany błąd przyszły. Razem zapewniają szybką reakcję, zerowy błąd stanu ustalonego i tłumienie. Regulator jest prosty w implementacji i dobrze sprawdza się w szerokiej gamie systemów. Dlatego jest stosowany w termostatach, dronach, tempomatach i procesach przemysłowych.

Parametry dostrajania PID

• Kp: wzmocnienie proporcjonalne, reaguje na błąd prądu.
• Ki: wzmocnienie całkowe, eliminuje błąd stanu ustalonego.
• Kd: wzmocnienie pochodnej, zmniejsza przeregulowanie.
• Czas próbkowania: jak często wykonuje się pętlę.
• Anti-windup: zapobiega nadmiernemu wzrostowi członu całkowego.

Strojenie to najtrudniejsza część. Reguły Zieglera-Nicholsa dają punkt wyjścia. Strojenie ręczne go udoskonala. Zbyt duże Kp powoduje oscylacje układu. Zbyt duże Ki powoduje przeregulowanie. Zbyt duże Kd powoduje wzmocnienie szumów. Celem jest uzyskanie odpowiedzi, która szybko osiąga wartość zadaną, z minimalnym przeregulowaniem i utrzymuje się na tym poziomie. Niektóre systemy dostrajają się automatycznie, wprowadzając sygnał skokowy i mierząc odpowiedź. Inne korzystają z dostrajania opartego na modelu. Dobrze dostrojony regulator PID jest niewidoczny. Układ po prostu działa. Źle dostrojony oscyluje, przeregulowuje lub reaguje powoli. PID nie zawsze jest najlepszym regulatorem, ale prawie zawsze jest pierwszym, który jest testowany.