O que é controlo PID?

Esta é uma explicação "não é necessário cálculo" do controlo PID.

Vamos dizer que tem um pequeno carro de brincar que se pode mover para a esquerda e para a direita. E digamos que você pode dizer onde ele deve estar (localização do alvo) e tem a capacidade de saber onde ele está (localização real). Agora vamos dizer que você quer fazer o carro mover-se rapidamente e com precisão para um novo local. Você pode aplicar eletricidade ao motor do carro, mas não sabe quanta eletricidade aplicar. A solução para o seu problema é o controlo PID.

A diferença entre a localização alvo e a localização real é algo a que chamamos erro. Erro = Alvo - Real. Para controlo PID existem 3 constantes Kp, Kd e Ki que manipulamos matematicamente com o erro para saber exactamente quanta electricidade aplicar ao motor em qualquer momento. Cada um destes "K "s é chamado de fator de ganho. Aqui é como os 3 ganhos ou "K "s funcionam.

Ganho proporcional (Kp) significa que a electricidade que se aplica ao motor é proporcional ao erro. Grande erro significa grande electricidade para o corrigir. Se o ganho proporcional for muito baixo o carro apenas se move lentamente. Se você continuar a aumentar o ganho proporcional ele se move mais rápido mas eventualmente o carro ultrapassa o alvo e então vai e vem várias vezes e eventualmente pára perto do alvo.

É por isso que você precisa de ganho derivado (Kd). O ganho derivativo significa que se você tiver erro mas o erro estiver a descer rapidamente (o carro está a mover-se rapidamente), então você pode diminuir um pouco a electricidade aplicada ao motor. Isto evita que o zoom passe pelo alvo e o ajuda a parar no alvo ou perto dele diretamente.

Mas mesmo com o ganho proporcional Kp e ganho derivado Kd, seu carro nunca pousará exatamente no alvo, porque mesmo que você esteja perto, um erro tão pequeno não produzirá eletricidade suficiente para mover o carro. Para resolver este problema nós mantemos o controle do erro acumulado ao longo do tempo e usamos isso para adicionar alguma eletricidade para que o carro não pare perto do alvo. Isto é chamado de ganho integral Ki e vai garantir que você realmente se mova todo o caminho até o alvo.

Encontrar os melhores valores para Kp, Kd e Ki pode ser feito por modelagem matemática sofisticada ou por tentativa e erro. A melhor parte é que depois de encontrar os valores ideais para todos os 3 ganhos, o seu carro irá mover-se com a eficiência e desempenho ideais para todas as condições. Então você pode imaginar porque os controladores PID são tão úteis e populares em muitas aplicações de engenharia.