25.7 : Controlador PID

Controladores Proporcional-Integral-Derivativo (PID) são amplamente usados ​​em vários sistemas de controle para melhorar a estabilidade e o desempenho. Em um termostato, ele ajusta o aquecimento ou o resfriamento com base na diferença de temperatura entre os níveis real e desejado. Eles são frequentemente usados ​​em sistemas de velocidade automotivos, gerenciando efetivamente mudanças repentinas de velocidade enquanto mantêm uma velocidade constante sob condições variáveis. Por outro lado, controladores PI, comumente empregados na regulação de tensão, melhoram a estabilidade e reduzem o erro de estado estacionário, mas aumentam o tempo para atingir a tensão desejada.

Um controlador PID combina os recursos dos controladores PD e PI, equilibrando suas respectivas vantagens e abordando suas limitações. Ao projetar um controlador PID, ele é inicialmente tratado como uma parte PI conectada em série com uma parte PD. A constante proporcional da seção PD é definida como unidade, pois o controlador PID requer apenas três parâmetros.

Primeiro, apenas o componente PD é ativado. O ganho derivativo é ajustado para atingir a estabilidade desejada, que é avaliada observando a ultrapassagem máxima no domínio do tempo e as medições da margem de fase no domínio da frequência. Esta etapa garante que o controlador responda rapidamente às mudanças, mantendo a estabilidade adequada.

Em seguida, os ganhos integrais e proporcionais para a seção PI são selecionados para atender aos requisitos gerais de estabilidade. O ganho integral ajuda a eliminar erros de estado estacionário, enquanto o ganho proporcional ajusta a resposta do sistema, garantindo que o controlador atenda aos critérios de estabilidade relativa.

Ao combinar esses componentes, um controlador PID gerencia efetivamente o comportamento transitório e de estado estacionário, oferecendo uma solução de controle mais abrangente. Os elementos proporcionais, integrais e derivativos trabalham juntos para fornecer uma resposta equilibrada, mitigando as desvantagens de usar controladores PD ou PI sozinhos. Essa abordagem integrada é essencial em aplicações que exigem controle preciso e estável, como em termostatos e vários sistemas industriais