Modyfikacje algorytmu PID
" Uwzględnienie ograniczeń sygnału
sterującego  unikanie nasycenia
" Kompensacja mierzalnych zakłóceń
" Nieczułość na szumy pomiarowe
" Odporność na duże zmiany wartości
zadanej
" Tryb ręczny
34
Ograniczenie sygnału sterującego
" W większości stosowanych układów sterowania sygnał sterujący
posiada górne oraz dolne ograniczenie. Może ono wynikać np. z
fizycznych właściwości urządzenia sterującego. Najprostszym
takim urządzeniem jest zawór, który znajduje się w stanie
górnego nasycenia w momencie, w którym jest całkowicie
otwarty, natomiast, gdy jest zamknięty, znajduje się on w stanie
dolnego nasycenia.
" Wprowadzenie ograniczenia na sygnał sterujący powoduje
znaczne zwiększenie przeregulowania, a także wydłużenie czasu
regulacji (czasu, po którym układ osiąga stan ustalony). Zjawisko
to określane jest w literaturze jako windup.
35
Ograniczenie prędkości sygnału sterującego
" Układ przedstawiony poniżej prezentuje inny przypadek
powstawania zjawiska windup u, w którym ograniczona została
szybkość zmian sygnału sterującego. Ograniczenie to może
wystąpić, np. w przypadku, gdy regulator wystawia sygnał
zmieniający się z szybkością większą niż fizyczna możliwość
prędkości otwierania lub zamykania zaworu.
" Ograniczenie skutkuje tym, że aktualne sterowanie jest wiernie
realizowane przez urządzenie wykonawcze. Modyfikowana bywa
też wartość całki uchybu, aby uniknąć niespójności w pracy
algorytmu PID.
36
Metody unikania zjawiska windup
Efekt zjawiska likwiduje się poprzez ograniczenie działania
członu całkującego:
" wyłączenie działania członu całkującego, jeśli składowa
całkująca przekracza ograniczenie
" wyłączenie działania członu całkującego, sygnał
wyjściowy z regulatora przekracza ograniczenie
" ograniczanie sygnału wyjściowego z regulatora poprzez
silne ujemne sprzężenie zwrotne w torze całkującym
regulatora, kiedy sygnał dojdzie do ograniczenia
" ograniczanie sygnału wyjściowego z regulatora poprzez
silne ujemne sprzężenie zwrotne działające na wszystkie
składowe regulatora, kiedy sygnał dojdzie do
ograniczenia
37
Ograniczanie całkowania
38
Kompensacja zakłóceń
" W niektórych układach możliwy jest pomiar zakłóceń, które
oddziałują na obiekt. Znając ich przebieg, można tak wpływać na
pracę regulatora, aby ten wyprzedzał swoje działanie względem
uzyskania informacji przez sygnał uchybu.
" Możliwe jest zastosowanie dodatkowego działania na obiekt dla
mierzonych własności zakłócenia (np. w głównym torze jest
regulator PI, a kompensacja zakłócenia przebiega wg algorytmu
PD lub PID
" W niektórych regulatorach stosuje się dodatkowy parametr
 bias  możliwość dodania określonej wartości do sterowania 
np. z działania dodatkowego regulatora
" Powyższe działania określane są jako sprzężenie  w przód
" Obok kompensacji zakłóceń stosuje się kompensację zmian
wartości zadanej
39
Sprzężenie  w przód
40
Nieczułość na szumy pomiarowe
" Człon D różniczkuje sygnał e(t), który nie jest wolny od
zakłóceń w postaci szumów. Wskutek tego nawet
niewielkie zmiany, ale następujące w krótkich
odstępach czasu, powodują powstawanie na wyjściu
krótkotrwałych znacznych wartości pochodnych.
" Aby uniknąć tego efektu stosuje się:
 filtrowanie sygnału wielkości mierzonej lub sygnału uchybu
 wprowadzenie strefy nieczułości  pewnego obszaru
zmienności e(t), na którą nie będzie reagował człon
różniczkujący lub wszystkie człony regulatora
41
Zmiany wartości zadanej
" W układach regulacji stałowartościowej sporadycznie pojawia się
potrzeba zmiany wielkości wartości zadanej. Mogą one
spowodować:
 krótkotrwałe bardzo duże wielkości składowej różniczkującej wskutek
szybkiej zmiany sygnału uchybu
 zwiększanie się składowej całkującej wskutek powstałego dużego uchybu
 w wyniku powyższych  dużych wartości sygnału sterującego, najczęściej
sięgających ograniczeń
" Sposoby unikania powyższych efektów:
 filtrowanie wartości zadanej
 ograniczenie wielkości zmian w czasie wartości zadanej
 wyłączanie akcji różniczkującej lub/i całkującej na czas zmian wartości
zadanej
 różniczkowanie tylko wartości wyjścia obiektu y(t), a nie uchybu e(t)
42
Filtrowanie wartości zadanej
43
Wspomaganie trybu ręcznego
" Przełącznik  tryb ręczny / tryb automatyczny
" W trybie ręcznym może działać ogranicznik poziomu i
prędkości sygnału sterującego
" Zmiana trybu na automatyczny może powodować duży
skok sterowania  na czas trwania trybu ręcznego
wyłącza się całkowanie
" Likwidacja dużego skoku sterowania  bezuderzeniowy
tryb ręczny
44
Model regulatora z modyfikacjami
Modyfikacje pokazane na schemacie: Nie uwzględniono:
" Ograniczenie wartości sygnału " Wyłączania członu całkującego
sterującego
" Ograniczeń w różniczkowaniu
" Ograniczenie szybkości sygnału
" Trybu ręcznego
sterującego
" Filtrowania
" Strefa nieczułości na wejściu
" Wartość dodawana do sygnału
sterującego (Bias) do sprzężeń  w
przód
" Zmiana znaku sygnału sterującego
45