Un contrôleur proportionnel-intégral-dérivé (PID) est un dispositif souvent utilisé pour contrôler les appareils et systèmes électroniques. Les principes mathématiques sont généralement appliqués par l’appareil pour traiter un signal et déclencher une réponse dans l’électronique à laquelle il est connecté. Les contrôleurs PID numériques fonctionnent souvent de manière similaire aux contrôleurs analogiques, mais peuvent inclure des microprocesseurs, des commandes logiques programmables, ainsi que des logiciels spécialisés. L’appareil contrôlé est parfois appelé une installation, qui peut être un moteur industriel, un actionneur et d’autres machines, ainsi qu’un thermostat domestique.
Les contrôleurs PID numériques sont parfois utilisés pour gérer des appareils individuels, mais peuvent également être inclus dans un système complet. Ils sont généralement utilisés pour ajuster avec précision les signaux de sortie dans des systèmes tels que les contrôleurs de température, en fonction d’un certain niveau de rétroaction. Les appareils utilisent généralement des calculs mathématiques appelés algorithmes, qui peuvent leur permettre de s’activer lorsque des seuils programmés sont atteints. Les conditions peuvent également être surveillées de manière cohérente à des moments précis ; cette fonction est souvent appelée fréquence d’échantillonnage.
Les signaux d’erreur aident généralement à piloter le fonctionnement des régulateurs PID numériques. Le terme proportionnel fait généralement référence à la réduction mathématique de l’erreur, tandis que la fonction intégrale vise généralement à rendre l’erreur aussi petite que possible. Lorsque le signal de sortie change trop rapidement, la fonction dérivée limite parfois les actions des deux autres afin que la correction ne soit pas exagérée. Les trois éléments des contrôleurs proportionnels-intégraux-dérivés sont souvent conçus par des experts en théorie mathématique ainsi que par des programmeurs de logiciels. Une interface de contrôle, généralement un programme informatique, peut aider les personnes à gérer les contrôleurs PID numériques sans expertise avancée.
Parfois, un code logiciel est nécessaire pour régler un contrôleur PID numérique, tandis qu’un débogage peut être nécessaire pour ajuster les variables gérées par l’appareil. Dans le cas du contrôle de la température domestique, l’appareil est souvent conçu pour répondre aux températures de consigne et à l’écart par rapport à celles-ci. Les régulateurs PID numériques peuvent également apprendre les temps nécessaires pour chauffer ou refroidir une pièce. Ils sont généralement capables de maintenir les températures stables dans une pièce également.
La plupart des contrôleurs PID numériques fonctionnent en utilisant des valeurs fixes. Le processus est généralement ignoré par les contrôleurs ; seuls les paramètres de fonctionnement sont généralement suivis. Différents contrôleurs PID peuvent être connectés pour gérer les performances d’un grand système, ou même les adapter à diverses utilisations dans une application globale. Un autre avantage des contrôleurs PID numériques est que le temps d’échantillonnage peut représenter une petite fraction du temps nécessaire pour ajuster un paramètre, de sorte que la précision et l’efficacité sont généralement maximisées.