Optimální seřízení PID regulátoru

   Našel jsem krásně popsané seřízení regulátorů v knize Měření a regulace ve vytápění (04-226-74) od Ing. Jiřího Cikharta, CSc., za které se v klidu mohu postavit. Snad mi autor tuto osvětu odpustí:

Vhodně zvolený regulátor je třeba seřídit tak, aby regulační pochod splňoval požadavky na jakost regulace. Toto seřízení je všeobecně dosti obtížné, i když existují metody vycházející z vlastností regulované soustavy, které umožňují stanovit předem hodnoty nastavitelných parametrů regulátoru. Přesto je třeba regulátor seřídit přímo na místě definitivně. Nejvíce se osvědčila metoda Zieglerova-Nicholsova, při níž se seřizuje regulátor v provozním zapojení. Výsledky seřízení jsou uspokojivé.
Postup seřizování regulátoru připojeného k regulované soustavě bude uveden pro každý typ regulátoru.

Seřízení P-regulátoru. Zesílení regulátoru r0 se pomalu zvětšuje tak dlouho, až v obvodu nastanou harmonické kmity. Odpovídající zesílení je r0 krit. Optimální nastavení zesílení r0 opt je pak

   r0 opt 0,5r0 krit

Seřízení I-regulátoru. Integrační konstantu Ti nastavujeme tak dlouho, až v obvodu vzniknou harmonické kmity. Určíme odpovídající dobu kmitu Tkrit. Optimální nastavení integrační časové konstanty Ti opt je pak

Ti opt 2Ti krit

a pro aperiodický průběh

Ti aper 4Ti krit

Seřízení PD-regulátoru. Při vyřazené derivační složce (Td = 0) se seřídí regulátor jako proporcionální. Při vzniku harmonických kmitů změříme jejich dobu Tkrit. Optimální nastavení derivační časové konstanty Td je pak

Td opt 0,12Tkrit

Seřízení PI-regulátoru. Při vyřazené integrační složce (tj. Ti = ∞) se seřídí regulátor jako proporcionální. Při vzniku harmonických kmitů se změří jejich doba Tkrit.
Optimální nastavení zesílení r0 a integrační časové konstanty bude

r0 opt ≐ 0,5r0 krit;       Ti opt ≐ 0,38Tkrit

Seřízení PID-regulátoru. Při vyřazených složkách integrační a derivační (Ti = ∞, Td = 0) se regulátor seřídí jako proporcionální. Zjistí se kritické zesílení r0 krit a kritická doba harmonického kmitu Tkrit. Optimální nastavení parametrů regulátoru bude

r0 opt ≐ 0,5r0 krit;       Ti opt ≐ 0,5Tkrit;       Td opt ≐ 0,12Tkrit

Pro regulované soustavy statické vyšších řádů, u nichž doba průtahu Tu je kratší než doba náběhu Tn, platí, že doba harmonického kmitu se rovná přibližně čtyřnásobku doby průtahu

Tkrit ≐ 4Tu

Pak lze stanovit optimální nastavení parametrů regulátoru pomocí odměřené přechodové charakteristiky soustavy.