PID Controllo

Che cos’è il controllo PID?

Il controllo PID, ovvero controllo proporzionale, integrale e derivativo, è la tecnica di controllo più comunemente utilizzata nell’industria. Il seguente video spiega come funziona il controllo PID e analizza l’effetto dei termini proporzionale, integrale e derivativo del controller sulla risposta del sistema ad anello chiuso. Per scoprire come progettare e implementare controller PID, consulta le risorse sotto il video.

Il controllo PID include varie attività, tra cui:

  • selezione di un algoritmo PID appropriato (P, PI o PID)
  • regolazione dei guadagni del controller
  • simulazione del controller rispetto a un modello di impianto
  • implementazione del controller su un processore target

Anche se dal punto di vista teorico sono semplici, nella pratica la progettazione e l’implementazione dei controller PID possono essere complesse e dispendiose in termini di tempo.

MATLAB e i prodotti complementari rendono efficienti queste attività di progettazione consentendoti di:

  • configurare il blocco PID Controller di Simulink per l’algoritmo PID (P, PI o PID), la forma del controller (parallela o standard), la protezione anti-windup (attiva o non attiva) e la saturazione dell’output del controller (attiva o non attiva)
  • regolare automaticamente i guadagni del controller rispetto a un modello di impianto e affinare interattivamente il progetto
  • regolare automaticamente i guadagni del controller in tempo reale rispetto a un impianto fisico
  • regolare più controller in modalità batch
  • eseguire la simulazione del sistema ad anello chiuso collegando il blocco PID Controller al modello di impianto
  • generare automaticamente codice C per il targeting di un microcontroller
  • generare automaticamente testo strutturato secondo lo standard IEC 61131 per il targeting di PLC o PAC
  • scalare automaticamente i guadagni del controller per implementarlo su un processore con aritmetica a virgola fissa

Esempi e consigli pratici

Workflow

Modellazione

Regolazione PID rispetto a un modello di impianto

Controllo motori

Conversione di potenza

Robotica

Processi chimici

Meccanica

Regolazione PID automatica in tempo reale

Tutorial

Riferimenti software

FAQ sul Controllo PID

PID sta per controllo proporzionale, integrale e derivativo, che rappresenta la tecnica di controllo più comunemente utilizzata nell'industria.

Il Controllo PID utilizza tre termini, proporzionale, integrale e derivativo, per regolare l'uscita di un controllore e minimizzare l'errore tra un valore di riferimento desiderato (setpoint) e la risposta effettiva del sistema.

Il termine proporzionale reagisce all'entità dell'errore corrente, fornendo un'azione correttiva immediata per ridurre la differenza tra il setpoint e il valore misurato.

Il termine integrale accumula nel tempo gli errori passati per eliminare l'errore a regime e garantire che il sistema raggiunga il setpoint desiderato.

Il termine derivativo prevede l'errore futuro misurando la velocità di variazione dell'errore, contribuendo a ridurre il sovraelongamento e a migliorare la stabilità del sistema.

I controllori PID sono ampiamente utilizzati nel controllo dei motori, nei sistemi di conversione della potenza, nella robotica e nei processi chimici per controllare variabili quali velocità, temperatura e portata.

Sebbene il concetto sia semplice dal punto di vista teorico, la progettazione e l'implementazione dei controllori PID possono essere complesse e richiedere tempo nella pratica. Questo comporta attività quali la selezione dell'algoritmo, la taratura dei guadagni, la simulazione e l'implementazione su processore.

I sistemi reali presentano spesso complessità quali dinamiche non lineari, disturbi esterni, vincoli operativi e ritardi temporali che possono degradare significativamente le prestazioni dei controllori PID tradizionali. Questi problemi derivano dal fatto che il controllo PID tradizionale assume linearità e condizioni operative costanti, ipotesi che raramente trovano riscontro nei sistemi reali.

I prodotti MATLAB e Simulink consentono la taratura automatica, l'autotuning in tempo reale, la simulazione, la generazione di codice per microcontrollori e PLC e la taratura in batch di più controllori.

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