ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор) используется для управления машинами и процессами, требующими непрерывного контроля и автоматической регулировки. 2 Он может регулировать расход, температуру, давление, уровень и другие параметры производственных процессов. 3

Принцип работы ПИД-регулятора основан на механизме обратной связи. 1 Контроллер непрерывно отслеживает состояние системы, сравнивает фактическое измеренное значение с заданным значением, вычисляет ошибку и регулирует выход системы. 1

ПИД-регулятор вычисляет управляющий сигнал на основе суммы трёх составляющих: 4

1. Пропорциональная составляющая. 4 Представляет собой разность между заданным значением и регулируемой величиной, умноженную на пропорциональный коэффициент. 4 Эта разность называется сигналом рассогласования, или ошибкой, и показывает, насколько система отклонилась от заданного значения. 4 Чем больше ошибка, тем больше значение управляющего воздействия (управляющего сигнала) и тем больше усилие к возвращению системы к заданному состоянию. 4
2. Интегральная составляющая. 4 Используется для исключения статической ошибки, поскольку регулятор со временем учитывает статическую погрешность. 3 Если ошибка велика, интегральный режим будет увеличивать/уменьшать выходной сигнал контроллера с более высокой скоростью; если ошибка мала, изменения будут медленными. 5
3. Дифференциальная составляющая. 4 Обеспечивает сигнал, основанный на скорости изменения ошибки. 5 Дифференциальный режим производит большее управляющее действие, если ошибка изменяется с большей скоростью. 5 Если величина ошибки не меняется во времени, действие дифференциальной составляющей равно нулю. 5

На основании величины ошибки и констант настройки ПИД-регулятора контроллер рассчитывает соответствующий выходной сигнал, который устанавливает регулирующий клапан в правильное положение для поддержания температуры на заданном уровне. 35 Если температура поднимется выше заданного значения, контроллер уменьшит степень открытия клапана, и наоборот. 35