PID-regeling (Proportionele-Integrale-Afgeleide besturing) is een veelgebruikt automatisch besturingsalgoritme, dat veel wordt gebruikt in industriële automatisering, robotbesturing, vliegtuignavigatie, enz. PID-besturing zorgt voor een stabiele besturing en prestatie-optimalisatie van een systeem door proportionele, integrale en differentiële bewerkingen uit te voeren op het feedbacksignaal.
PID-regelaar bestaat uit drie delen: proportionele regelaar (P), integrale regelaar (I) en differentieelregelaar (D). Elk onderdeel heeft een andere rol en wordt gecombineerd om nauwkeurige controle over het systeem te bereiken.
De proportionele regelaar (P)corrigeert het feedbacksignaal op proportioneel versterkte wijze afhankelijk van de grootte van de besturingsfout. De evenredigheidsconstante (Kp) bepaalt de omvang van de correctie, die toeneemt naarmate de fout groter wordt, waardoor de stabiliteit van het systeem toeneemt. Proportionele controllers zijn effectief voor een snelle respons en onderdrukking van systeemoscillaties.
De integrale regelaar (I)corrigeert het feedbacksignaal door incrementele versterking op basis van de integraal van de besturingsfout. De integrale term elimineert de steady-state-fout en verzacht de respons van het systeem. De integratieconstante (Ki) bepaalt de correctiesnelheid, die wordt versneld wanneer de fout aanhoudt, waardoor een nauwkeurige systeemcontrole behouden blijft.
De differentieelregelaar (D)corrigeert het feedbacksignaal door differentiële versterking op basis van de snelheid waarmee de besturingsfout verandert. De differentiële term voorspelt de trend van de fout, zodat vooraf controlemaatregelen kunnen worden genomen om doorschieten en oscillatie van het systeem te onderdrukken. De differentiële constante (Kd) bepaalt de gevoeligheid van de correctie, en wanneer de mate van verandering van de fout toeneemt, neemt de gevoeligheid van de correctie ook toe, waardoor de stabiliteit van het systeem behouden blijft.
PID-regeling maakt automatische regeling van het systeem mogelijk door de uitgangen van proportionele, integrale en differentiële controllers te combineren. Onder hen kan de proportionele controller een snelle respons bieden, de integrale controller kan de steady-state-fout elimineren en de differentiële controller kan de foutverandering vooraf voorspellen. De PID-controller kan de output van de controller dynamisch aanpassen aan het verschil tussen het feedbacksignaal en de ingestelde waarde, waardoor de stabiele werking van het systeem behouden blijft.
Het ontwerp en de parametrering van PID-regelaars is een veel voorkomend regeltechnisch probleem. De traditionele methode is het aanpassen van de parameters met vallen en opstaan-en-error, maar deze methode vereist vaak herhaalde pogingen en aanpassingen en is minder efficiënt. In de afgelopen jaren zijn enkele optimalisatiealgoritmen en adaptieve regelmethoden toegepast op het ontwerp van de PID-controller, waardoor de regelparameters sneller en nauwkeuriger kunnen worden aangepast en de prestaties van het regelsysteem kunnen worden verbeterd.
Concluderend is PID-regeling een gebruikelijk regelalgoritme om stabiele regeling en prestatie-optimalisatie van het systeem te bereiken door het gecombineerde effect van proportionele, integrale en differentiële controllers. Het heeft een breed scala aan toepassingen in industriële automatisering, robotbesturing, vliegtuignavigatie en andere gebieden, en is een van de belangrijke tools op het gebied van besturingstechniek.