Proportional-Integral-Derivative (PID)-Steuerungen werden in industriellen Steuerungssystemen häufig verwendet, um die gewünschten Ausgangswerte aufrechtzuerhalten. Die richtige Abstimmung der PID-Parameter ist für eine optimale Systemleistung unerlässlich. Dieser Artikel bietet eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Berechnung der PID-Parameter für reale Systeme.

Systemdynamik verstehen

Der erste Schritt beinhaltet die Analyse des Systemverhaltens, die Identifizierung des Systemtyps (z. B. erster Ordnung, zweiter Ordnung) und die Erfassung von Daten wie Systemverstärkung, Zeitkonstante und Verzögerung. Diese Informationen helfen bei der Auswahl einer geeigneten Abstimmmethode.

Wählen einer Tuning-Methode

Es gibt mehrere Methoden zur Abstimmung von PID-Controllern, darunter Ziegler-Nichols, Cohen-Coon und Trial-and-Error-Ansätze. Wählen Sie eine Methode, die auf den Eigenschaften des Systems und den verfügbaren Daten basiert.

Berechnung der PID-Parameter

Die Proportional- (Kp), Integral- (Ki) und Ableitungs- (Kd) Gewinne werden nach der gewählten Methode berechnet. Bei Ziegler-Nichols wird die ultimative Verstärkung (Ku) und Schwingungsperiode (Pu) durch Systemtests bestimmt.

  • Kp = 0,6 × Ku
  • Ki = 2 × Kp / Pu
  • Kd = Kp × Pu / 8

Implementierung und Testing

Die berechneten PID-Parameter sind auf das Steuerungssystem anzuwenden, das Ansprechen des Systems zu überwachen und gegebenenfalls die Parameter anzupassen.