PID-Regler

Im PID-Regler sind alle drei grundlegenden Reglertypen kombiniert:

Prinzipschaltung eines PID-Reglers

Die Dimensionierung eines solchen Reglers ist meist schwierig, da das Zeitverhalten der Regelstrecke (besonders bei langsamen Vorgängen) meist nur ungenau bekannt ist. Abhilfe schafft hier ein einstellbarer PID-Regler, dessen Parameter getrennt nach P-, I- und D-Anteil eingestellt werden können. Nach der erfolgreichen Einstellung können die ermittelten Werte auf die einfache PID-Reglerschaltung aus der oberen Abbildung übertragen werden. Folgende Abbildung zeigt einen einstellbaren PID-Regler der für einen Frequenzbereich von etwa 10 kHz ausgelegt ist.

Einstellbarer PID-Regler

Der Abgleich des Reglers geht so vor sich: Zuerst wird der Schalter am integrierenden Regler geschlossen und das Potentiometer R_d auf null gedreht. Damit liefern der I- und der D-Anteil keinen Beitrag zum Regelverhalten, der Regler verhält sich wie ein reiner P-Regler. Nun wird ein Rechtecksignal an den Eingang des Reglers gelegt und die Verstärkung des P-Reglers so weit erhöht, bis der Ausgang des Reglers einen Einschwingvorgang zeigt, der nur mehr schwach gedämpft ist. Im nächsten Schritt wird nun die Frequenz des D-Reglers durch Verdrehen des Potentiometers R_d so weit erniedrigt, dass der Einschwingvorgang nicht mehr sichtbar ist. Im dritten Schritt wird das Einschwingverhalten der Regelabweichung durch Einstellen des I-Reglers optimiert. Dazu wird der Schalter geöffnet und am Oszilloskop die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangssignal dargestellt. Das Potentiometer R_i wird nun so eingestellt, dass die Regelabweichung in der kürzestmöglichen Zeit auf null geht.