Politechnika Warszawska
Instytut Automatyki i Robotyki
Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny
PODSTAWY AUTOMATYKI
część 9
Dobór rodzaju i nastaw regulatorów PID
Rodzaje regulatorów
Regulatory dwustawne (2P) - załączanie-wyłączanie
Regulatory trójstawne (3P) - zespoły wykonawcze z trójstawnym
elementem napędowym, np. silnikiem nawrotnym ( -1 - w lewo,  0 -
stop,  +1 - w prawo) lub z dwoma torami działania, np. w układach
klimatyzacyjnych ( -1 - chłodzenie,  0 - stop,  +1 - grzanie)
Regulatory ciągłePID(P, I, PI, PD, PID)
Regulatory impulsowe
Regulatory stanu
Regulatory Smith a
Regulatory predykcyjne
Regulator minimalnowariancyjne
Wybór rodzaju regulatora
Ä
Miara podatności regulacyjnej obiektu:
T
Ä
< 0,2
Regulatory dwustawne (2P) 
T
Ä
< 1
Regulatory ciągłePID 
T
Ä
Regulatory impulsowe  > 1
T
Ogólne zalecenia dla regulatorów PID
Akcja całkująca (np. w algorytmach PI, PID) jest niezbędna dla
uzyskania odchyłek statycznych bliskich zeru (teoretycznie równych
zeru)
Akcja różniczkująca jest zalecana w przypadku obiektów wyższych
rzędów (np. procesy termiczne), gdyż pozwala na wytworzenie
silnego oddziaływania korekcyjnego regulatora już przy małych
odchyłkach regulacji
Regulator PI zapewnia dobrą jakość regulacji tylko przy zakłóceniach
o małych częstotliwościach
Regulator PD zapewnia szersze pasmo regulacji niż regulator PI,
jednak przy zakłóceniach wolnozmiennych wartości wskaz
ników
jakości regulacji są gorsze
Regulator PID łączy zalety obu poprzednich regulatorów
Ogólne zalecenia dla regulatorów PID
Wg zaleceń E. Kollmana:
dla procesów o własnościach bliskich bezinercyjnym (np.
przepływ), inercyjnych I rzędu lub całkujących właściwe są zwykle
regulatory P, PI, niekiedy I,
natomiast dla procesów inercyjnych wyższego rzędu lub
całkujących z inercją (astatycznych) należy wybierać regulatory PD
lub PID.
Dobór nastaw metodą Zieglera-Nicholsa
Metoda stosowana jest wówczas, gdy regulator jest już zainstalowany
Procedura:
1. pozostawić tylko działanie P regulatora (wyłączyć I, D)
2. zwiększać stopniowo kp aż do osiągnięcia granicy stabilności (oscylacje
o stałej amplitudzie)
y
z2
A2(É)
y
y
+
z1
O
0
t
-
É
u
T=2Ä„/É
(É)
w
Tosc
R
e
+
-
Dobór nastaw metodą Zieglera-Nicholsa
Procedura cd:
1. zmierzyć okres oscylacji Tosc (na rejestratorze lub ekranie monitora)
i zanotować wartość kpkr, przy której wystąpiły niegasnące oscylacje
2. zależnie od typu regulatora, należy przyjąć nastawy:
dla regulatora P : kp=0,5kpkr
dla regulatora PI : kp=0,45kpkr, Ti=0,85Tosc
dla regulatora PID: kp=0,6kpkr, Ti=0,5Tosc, Td=0,12Tosc
W układzie z tak dobranymi nastawami regulatora występować będą
przebiegi przejÅ›ciowe oscylacyjne z przeregulowaniem º=20-30%
Identyfikacja obiektu
Przyjmuje się, że obiekt identyfikowany był metodą odpowiedzi skokowych,
na podstawie których wyznaczono następujące parametry:
kob
G(s) = e-Äs
- dla obiektów statycznych kob, Ä, T
Ts + 1
1
G(s) = e-Äs
- dla obiektów astatycznych Ä, T
Ts
u
u(t)
ust
Dobór nastaw metodą tablicową
Znając parametry obiektu określa się nastawy regulatora, zapewniające
określony charakter przebiegów przejściowych na podstawie tablic.
Tablice te pozwalają również wyznaczyć wartości podstawowych
wskaz
ników jakości regulacji: czasu regulacji tr i odchyłki maksymalnej em
Metoda Chiena, Hronesa i Reswicka
dla obiektów statycznych
k = kob Å" kr