W codziennym życiu raczej nie spotkamy się z regulatorami pid, ale w szeroko rozumianej automatyce przemysłowej są one niezastąpione. Historię regulatora pid rozpoczął James Watt, który wyposaża swoją maszynę parową w odśrodkowy regulator kulowy stwarzając w ten sposób pierwsze urządzenie mechaniczne oparte na sprzężeniu zwrotnym z możliwością regulacji proporcjonalnej.
W 1942 roku firma Taylor publikuje metody nastaw Zieglera-Nicholsa pochodzące od nazwisk swoich autorów, które wykorzystywane są do sterowania ogniem artyleryjskim oraz do produkcji wysokooktanowych paliw lotniczych, gumy syntetycznej czy U-235 dla pierwszej bomby atomowej. Poniżej w kilku słowach postaramy się opisać działanie regulatora pid oraz wskażemy jego zastosowanie w dzisiejszym przemyśle.
Co oznacza skrót PID?
Nazwa regulator pid oznacza regulator proporcjonalno (P – proportional) całkująco (I – integral) różniczkujący (D – derivative), gdzie każdy z członów może występować samodzielnie lub w innych zestawieniach – stąd takie kombinacje, jak regulator P, PI czy PD. Regulacja sygnału wyjściowego może dotyczyć napięcia silnika elektrycznego, prędkości jego wału obrotowego, dopływu do niego paliwa lub chociażby zasilania pompy wodnej. Zastosowanie regulatora pid ma na celu stabilizowanie pracy całego układu zgodnie z wartością zadaną, mimo pojawiających się zakłóceń i wahnięć na poziomie temperatury, ciśnienia, siły czy prędkości w zależności od przeznaczenia systemu. Oczywiście na skuteczność działania takiego sterownika ma wpływ harmonijna praca wszystkich trzech regulacji proporcjonalno-całkująco-różniczkujących.
Zastosowanie regulatora pid
Jak wspomniano wyżej regulatory pid na szeroką skalę są stosowane w szeroko rozumianej automatyce przemysłowej, choć możemy je również znaleźć w szeregu urządzeń domowych, jak choćby w układach CO. Sama idea działania regulacji proporcjonalno-całkująco-różniczkującej jest kompleksowym rozwiązaniem dla taśm produkcyjnych, maszyn wtryskowych, czy szeregu innych urządzeń wykorzystywanych w procesach produkcyjnych. Oczywiście im proces bardziej skomplikowany, tym szereg regulatorów pid jest dłuższy i bardziej dokładny, co ma bezpośredni wpływ na jakość i koszt całego przedsięwzięcia. Nie można też zapomnieć o zastosowaniu tego rodzaju sterowników w przypadku bezpieczeństwa pracy – używane są chociażby w systemach wentylacyjnych i wspomnianych wyżej układach centralnego ogrzewania.
Regulator pid – zamiast podsumowania
Rzecz jasna nie jest naszym zamiarem przeprowadzania wykładu naukowego dotyczącego szerokich możliwości zastosowania regulatorów pid. Nie będziemy również przedstawiać wzorów matematycznych czy schematów pokazujących zasady działania regulacji proporcjonalno-całkująco-różniczkowej – zainteresowani szczegółami działania tych sterowników znajdą potrzebne informacje na stronach WWW poświęconych automatyce przemysłowej i zagadnieniom technicznym dotyczącym zastosowania sterowników. Starano się jedynie pokrótce wskazać szerokie zastosowanie regulatorów pid, których wbrew pozorom proste działanie oprócz optymalizacji procesów produkcyjnych znajduje również zastosowanie w gospodarstwach domowych przy układach centralnego ogrzewania, czy kontrolowania ciśnienia wody.