Funktionsweise der PID-Regelung
u(t) = Kp·e(t) + Ki·∫e(t)dt + Kd·de(t)/dt
Proportional (P)
Reagiert auf den aktuellen Fehler mit Ausgabe proportional zur Fehlergröße. Höheres Kp = schnellere Reaktion, kann aber Schwingungen verursachen.
Output = Kp × error
Integral (I)
Akkumulierte vergangene Fehler, um stationäre Fehler zu eliminieren. Höheres Ki = schnellere Fehlerbeseitigung, kann aber Überschwingen verursachen.
Output = Ki × ∫error dt
Differenzial (D)
Sagt zukünftige Fehler basierend auf Änderungsrate voraus. Höheres Kd = reduzierte Schwingung und Überschwingen, aber empfindlich gegenüber Rauschen.
Output = Kd × de/dt
Antwortkurve
Sollwert
Ausgabe
Fehler
Physikalische Systemanimation
Zielposition
Ist-Position
PID-Komponenten
P
I
D
Beobachtungsleitfaden
Kp Einstellen (Proportional)
- Kp erhöhen für schnellere Reaktion
- Zu hohes Kp verursacht Schwingungen und Instabilität
- Mit Kp um 1-3 beginnen für mäßige Reaktion
Ki Einstellen (Integral)
- Ki hinzufügen, um stationäre Fehler zu eliminieren
- Zu hohes Ki verursacht Überschwingen und langsames Einschwingen
- Typischerweise kleine Ki-Werte verwenden (0.01-0.5)
Kd Einstellen (Differenzial)
- Kd hinzufügen, um Überschwingen und Schwingungen zu reduzieren
- Hohes Kd verstärkt Sensorrauschen
- Kd = 0.3-1.5 funktioniert gut für die meisten Systeme
Testszenarien
- Klicken Sie auf "Sprungantwort", um die Sprungantwort zu testen
- Verwenden Sie "Störung Hinzufügen", um die Unterdrückung zu testen
- Probieren Sie "Sinus-Nachführung" für dynamische Referenz
Profi-Tipps
- Beginnen Sie nur mit Kp, fügen Sie Ki hinzu, wenn stationäre Fehler bestehen
- Fügen Sie Kd zuletzt hinzu, wenn Sie Schwingungen oder zu viel Überschwingen sehen
- Echte Systeme haben oft Grenzen für die Aktuatorausgabe
- PID-Abstimmung ist iterativ - kleine Anpassungen funktionieren am besten
- Anwendungen: Temperaturregelung, Motordrehzahl, Robotik, Drohnen