Was ist PID-Tuning?
Beim PID-Tuning wird ermittelt, welche Werte für die Proportional-, Integral- und Differenzial-Gains eines PID-Reglers erforderlich sind, um die gewünschte Leistung zu erzielen und die Designvorgaben zu erfüllen.
So stimmt man PID-Regler ab
Zur Abstimmung von PID-Reglern gibt es verschiedene Ansätze:
- Manuell, auf Basis Ihrer Kenntnisse in der Regelungstheorie
- Regelbasiert, auf bewährten Methoden beruhend
- Automatisch, mithilfe von Software
Einsatz manueller und regelbasierter Methoden zum PID-Tuning
Manuelle Abstimmungs-Methoden wie etwa die Verwendung der Transferfunktion der offenen Regelschleife stützen sich auf Ihre Kenntnisse der Regelungstheorie. Dieser Ansatz ist in der Regel iterativ und zeitaufwändig und kann, wenn er direkt an Hardware angewendet wird, zu Schäden führen. Regelbasierte Ansätze sind ebenfalls manuell, setzen aber auf die Ergebnisse bewährter Methoden wie Ziegler-Nichols und Cohen-Coon. Ein Nachteil der regelbasierten Methoden ist, dass sie bestimmte Regelstrecken-Modelle nicht unterstützen, z. B. instabile Anlagen, komplexe Anlagen oder Anlagen mit geringer oder gar keiner Zeitverzögerung.
Automatische Abstimmung der Verstärkungsfaktoren von PID-Reglern
Mit Software-Tools können Sie PID-Regler automatisch abstimmen, um den optimalen Systementwurf zu erzielen und die Designanforderungen zu erfüllen, und das sogar für Anlagenmodelle, die mit klassischen regelbasierten Methoden nicht gut zu handhaben sind.
Ein automatisierter Workflow für das Tuning von PIDs umfasst:
- Die Identifikation des Anlagenmodells mithilfe von Input-Output-Testdaten
- Die Modellierung von PID-Reglern (z. B. in MATLAB® mithilfe von PID-Objekten oder in Simulink® mithilfe von PID-Reglerblöcken)
- Die automatische Abstimmung der PID-Regler-Gains und die interaktive Optimierung Ihres Entwurfs
- Das Tuning mehrerer Regler im Batch-Modus
- Das Tuning von PID-Reglern mit jeweils einem Eingang und einem Ausgang sowie von PID-Reglerarchitekturen mit mehreren Regelkreisen
Weitere Informationen zum Thema Automatisiertes PID-Tuning finden Sie bei der Control System Toolbox™ zur Verwendung mit MATLAB und Simulink.
Beispiele und Erläuterungen
Beispieles
Software-Referenz
PID-Tuning FAQs
PID-Tuning ist der Prozess, die Werte der Proportional-, Integral- und Differentialverstärkungen eines PID Reglers zu finden, um die gewünschte Leistungsfähigkeit zu erreichen und die Konstruktionsanforderungen zu erfüllen.
Es gibt drei Hauptansätze: manuelles Tuning unter Verwendung von Regelungstheoriekenntnissen, regelbasierte Methoden, die auf bewährten Verfahren wie Ziegler–Nichols und Cohen–Coon beruhen, und automatisches Tuning mithilfe von Software-Tools.
Regelbasierte Methoden unterstützen bestimmte Arten von Anlagenmodellen nicht, z. B. instabile Anlagen, Anlagen höherer Ordnung oder Anlagen mit wenig oder keiner Zeitverzögerung.
Automatisches PID-Tuning mit Software-Tools kann ein optimales Systemdesign erreichen, Konstruktionsanforderungen erfüllen und Anlagenmodelle handhaben, die traditionelle regelbasierte Methoden nur schwer bewältigen können. Manuelles Tuning ist meist iterativ, zeitaufwendig und kann das Risiko von Hardwareschäden erhöhen.
Ein automatisierter Workflow umfasst die Identifizierung des Anlagenmodells aus Eingangs-Ausgangs-Testdaten, das Modellieren von PID Reglern in MATLAB oder Simulink, das automatische Abstimmen der Reglerverstärkungen, interaktives Feintuning sowie das Tuning im Batch-Modus für Einzel- oder Mehrkreisarchitekturen.
Control System Toolbox und Simulink Control Design enthalten PID-Objekte, PID Regler-Blöcke, automatisierte Tuning-Funktionen und weitere Features.
Ja, MATLAB und Simulink unterstützen das Tuning mehrerer Regler im Batch-Modus sowie das Abstimmen von Single-Input-Single-Output PID Reglern und Multiloop-PID-Reglerarchitekturen.
Ja, MATLAB und Simulink unterstützen das automatisierte Abstimmen von PID Reglern in Echtzeit an einer realen Anlage.
Siehe auch: Regelsysteme, PID-Regler, regelungssysteme, Systementwicklung und -simulation, Physikalische Modellierung, Linearisierung, Parameterschätzung, Software für den Reglerentwurf, Bode-Diagramm, Wurzelort, optimale Steuerung
