2.8.1.Giới thiệu
Bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (bộ điều khiển PID) là một bộ điều khiển vòng kín tổng quát đƣợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp. Sử dụng bộ điều khiển PID để điều chỉnh, hạn chế sai lệch giữa giá trị đo đƣợc và giá trị đặt mong muốn bằng cách tính toán và điều chỉnh giá trị điều khiển ở ngõ ra. Để đạt đƣợc kết quả tốt nhất các thông số PID sử dụng trong tính toán phải điều chỉnh theo tính chất của hệ thống.
Giải thuật tính toán bộ điều khiển PID bao gồm 3 khâu riêng biệt, đôi khi nó còn đƣợc gọi là điều khiển ba khâu: khâu tỉ lệ P, khâu tích phân I và khâu đạo hàm D. Viết tắt là P, I và D. Tùy thuộc vào từng hệ thống mà ta lựa chọn các khâu cần thiết để tham gia điều khiển, Ngƣời ta thƣờng sử dụng bộ điều khiển P, PI, PD hoặc là cả PID.
Khâu tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, khâu tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ và khâu vi phân xác định tác động của tốc độ biến đổi sai số. Tổng chập ba khâu này dùng để điều chỉnh quá trình thông qua cơ cấu điều khiển.
Hình 2.35. Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID [16]
Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số Kp, Ki, Kd, bộ điều khiển PID có thể ứng dụng trong nhiều hệ thống điều khiển tự động khác nhau. Đáp ứng của bộ điều khiển có thể đƣợc mô tả dƣới dạng độ nhạy sai số của bộ điều khiển, giá trị mà bộ điều khiển vọt lố điểm đặt và giá trị dao động của hệ thống.
Sơ đồ điều khiển PID đƣợc đặt tên theo ba khâu hiệu chỉnh của nó, tổng của ba khâu này tạo thành biến điều khiển (MV). Ta có:
(2.20)
Trong đó: Giá trị Pout , Iout và Dout lần lƣợt là kết quả đầu ra của 3 khâu P, I, D.