PID (İngilizce: Proportional Integral Derivative) oransal-integral-türevsel denetleyici kontrol döngüsü yöntemi, endüstriyel kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan bir geri besleme denetleyicisi yöntemidir. Bir PID denetleyici sürekli olarak bir hata değerini, yani amaçlanan sistem durumu ile mevcut sistem durumu arasındaki farkı hesaplar. Denetleyici süreç kontrol girdisini ayarlayarak hatayı en aza indirmeye çalışır.
Geçmişte istatistik değerleri olmayan bir sürecin ve bilginin olmadığı durumlarda, PID denetleyici algoritması tarihsel olarak en iyi denetleyici olarak kabul edilmiştir. PID kontrol algoritması üç parametre ile , özel proseslerin gereksinimleri için kontrol eylemi sağlayabilir. Denetleyicinin tepkisi hatanın denetlenerek yanıtlanması olarak tarif edilebilir.
Bazı uygulamalarda, uygun bir sistem kontrolü sağlamak için sadece bir veya iki işlem kullanmak gerekebilir. Bu, diğer parametrelere sıfır değeri vererek elde edilebilir. Bu durumda PID, ilgili denetim eylemlerinin yokluğuna göre PI, PD, P veya I olarak tanımlanir. Türevsel eylem, ölçüm gürültüsüne maruz kaldığından PI kontrolörleri daha yaygındır. Bir Integral öğesinin olmaması kontrol hareketi nedeniyle sistemin istenilen değere ulaşmasını engelleyebilir.
Temel işlevi
Geri besleme döngüsü içinde bir PID denetleyici. r(t) amaçlanan sistem durumu, y(t) ölçülmüş mevcut sistem durumudur.
PID algoritması hata değerini azaltmak için üç ayrı sabit parametreyi kontrol eder, bu sebeple bazen üç aşamalı kontrol olarak adlandırılır: oransal, P ile gösterilir; integral I ile gösterilir; türev değerleri, D ile gösterilir. Sezgisel olarak, bu değerler mevcut değişim göz önüne alınarak zaman açısından şu şekilde yorumlanabilir; P mevcut hataya bağlıdır, I geçmiş hataların toplamı ve D gelecekteki hataların bir tahminidir. Bu üç eylemin ağırlıklı toplamı yoluyla kontrol edilen süreç istenilen seviyeye ayarlamak için kullanılır. Böylece örnek olarak bir kontrol valfinin pozisyonu ya da bir ısıtma elemanı çıkış gücü kontrol edilerek istenilen akış veya sıcaklık seviyesi en en düşük hata ile elde edilmeye çalışılır.
Yandaki blok şeması bu parametrelerin nasıl hesaplandığını ve uygulandığını göstermektedir. Şemada görüldüğü gibi PID denetleyici sürekli olarak bir hata değerini hesaplamaktadır. Amaçlanan durum ile ölçülen durum arasındaki farktır. Denetleyici oransal, integral, ve türevsel terimleri içeren bir düzeltme uygular. Bu düzeltme, bir kontrol değişkenini ayarlayarak hatayı en aza indirgemeyi amaçlar. Örneğin, düzeltme bir kontrol valfinin PID terimlerinin ağırlıklı toplamına ayarlanması olabilir.
PID Kontrolörün ayarlama yöntemleri ;
PID kontrol cihazının çalışmasından önce, kontrol edilecek işlemin dinamiğine uygun şekilde ayarlanmalıdır.Tasarımcılar P, I ve D terimleri için varsayılan değerleri verir ve bu değerler istenen performansı veremez ve bazen kararsızlık ve yavaş kontrol performanslarına yol açar.
PID kontrolörlerini ayarlamak ve operatörün oransal, integral ve türev kazançlarının en iyi değerlerini seçmek için çok dikkat gerektirmesi için farklı ayar yöntemleri geliştirilmiştir.Bunlardan bazıları aşağıda verilmiştir.
Deneme ve Hata Yöntemi: Bu, PID denetleyici ayarının basit bir yöntemidir.Sistem veya denetleyici çalışırken, denetleyiciyi ayarlayabiliriz.
Bu yöntemde, önce Ki ve Kd değerlerini sıfırlamak ve sistem salınım davranışına ulaşana kadar orantılı terimi (Kp) arttırmak zorundayız.Salındığında, salınımların durması ve nihayet hızlı yanıt almak için D’yi ayarlaması için Ki’yi (İntegral terimi) ayarlayın.
Proses reaksiyon eğrisi tekniği:
Açık döngü ayar tekniğidir. Sisteme bir adım girişi uygulandığında yanıt üretir. Öncelikle, sisteme bazı kontrol çıkışlarını elle uygulamak ve yanıt eğrisini kaydetmek zorundayız.
Bundan sonra eğim, ölü zaman, eğrinin yükselme zamanını hesaplamalı ve PID terimlerinin kazanç değerlerini elde etmek için bu değerleri P, I ve D denklemleriyle değiştirmeliyiz.
Zeigler-Nichols yöntemi: Zeigler-Nichols, PID kontrol cihazını ayarlamak için kapalı döngü yöntemleri önermiştir.Bunlar sürekli bisiklet metodu ve sönümlü salınım metodudur.Her iki yöntem için prosedürler aynıdır ancak salınım davranışı farklıdır.
Bu durumda, önce Ki ve Kd değerleri sıfır iken p-denetleyici sabitini, Kp’yi belirli bir değere ayarlamalıyız.Sistem, sabit genlikte salınana kadar oransal kazanç artar.
Hangi sistemin sürekli salınım ürettiğine dair kazanım, nihai kazanç (Ku) olarak adlandırılır ve salınım periyodu, son periyot (Pc) olarak adlandırılır.Ulaşıldıktan sonra, P, I ve D değerlerini, Zeigler-Nichols tablosu ile PID kontrolörüne girebiliriz, aşağıda gösterildiği gibi, P, PI veya PID gibi kullanılan kontrolöre bağlıdır. Hangi sistemin sürekli salınım ürettiğine dair kazanım, nihai kazanç (Ku) olarak adlandırılır ve salınım periyodu, son periyot (Pc) olarak adlandırılır.Ulaşıldıktan sonra, P, I ve D değerlerini, Zeigler-Nichols tablosu ile PID kontrolörüne girebiliriz, aşağıda gösterildiği gibi, P, PI veya PID gibi kullanılan kontrolöre bağlıdır.
Kaynak;
https://tr.wikipedia.org/wiki/PID
http://www.derstagram.com/pid-kontrol-nedir-ve-nasil-calisir/