Regulator PID (. Proportional-Integral-Derivative controller, regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący) znajduje zastosowanie w automatyce do regulacji procesów, jest jednym ze składników pętli sprzężenia zwrotnego i wukładzie regulacji. Składa się z 3 członów: P (proporcjonalnego), I (całkującego) oraz Du (różniczkującego) połączonych równolegle. Działa w ten sposób, że mierzy "wyjście" procesu oraz może sterować "wejściem", przy czym celem jest utrzymanie wartości wyjściowej na pewnym z góry zadanym poziomie, który jest zwanywartości zadaną. Dodatkowo wartość zadana może się zmieniać w czasie.

Regulatora PID używa się np. do sterowania temperaturą procesu, w tym wypadku działa on jak bardzo dokładny termostat. Może również sterować ciśnieniem, prędkością przepływu, składem chemicznym, siłą, prędkością i innymi zmiennymi. Regulatory znajdują zastosowanie w przemyśle samochodowym, w tym przypadku ich zadaniem jest utrzymywanie stałej prędkości samochodu bez względu na warunki jazdy (tzw.tempomat).

PID jest regulatorem ciągłym, stosowany jest tam gdzie wymagana jest duża dokładność utrzymywanej temperatury-głównie przy szybkozmiennych temperaturach i obiektachh omalej bezwladnosci cieplnej.

Poniżej przedstawiam układ ciągłej regulacji: temperatura wnetrza obiektu, będąca wielkością regulowaną jest mierzona czujnikiem termometrycznym T. Sygnał z czujnika podawany jest do regulatora Reg o wyjściu ciągłym. Regulator steruje członem wykonawczym W zmieniającym moc grzejną doprowadzaną do obiektu

Regulator realizuje algorytm (w postaci czasowej):

Transmitancja operatorowa idealnego regulatora PID:

,

Idealne różniczkowanie nie jest fizycznie do zrealizowania.

Transmitancja operatorowa rzeczywistego regulatora PID

gdzie:

k_p - współczynnik wzmocnienia proporcjonalnego
T_i - czas zdwojenia
T_d - czas wyprzedzenia
s - zmienna zespolona w przekształceniu Laplace'a
K_d - współczynnik określający dobroć różniczkowania

Aby z regulatora PID zrobić regulator:

• P (proporcjonalny), należy nastawić wartość T_i = T_imax i T_d = T_dmin

• PD (proporcjonalno-różniczkujący), T_i = T_imax

• PI (proporcjonalno-całkujący), T_d = T_dmin

P-k+=przereg+|czas.reg+|uch.ust-

I-k+=--||-

D-k+=przereg-|oscyl-|cz.reg-|uch.ust//

Układ regulacji (układ sterowania) - układ, którego zadaniem jest sterowanie procesem. Układy regulacji automatycznej posiadają sprzężenie zwrotne.Układ regulacji składa się z elementu porównującego (sumator), regulatora, elementu wykonawczego (zawór, siłownik), obiektu sterowania oraz układu pomiarowego (czujnik, przetwornik).

Wartość zadana (ang. setpoint) - zmienna (q_d) informująca regulator o pożądanej wartości obiektu regulowanego. Dzięki niej i informacji o wartości otrzymanej jesteśmy w stanie wyznaczyć błąd regulacji.

Tempomat - urządzenie utrzymujące stałą prędkość pojazdu niezależnie od tego, czy pojazd porusza się po płaskiej nawierzchni, czy też pochyłej (podjazdy, zjazdy). Kierowca nie musi naciskać pedału przyspieszenia, gdyż regulacja prędkości odbywa się automatycznie. Ze względów bezpieczeństwa nawet najdelikatniejsze dotknięcie pedału hamulca powoduje natychmiastowe jego wyłączenie.

---