التحكم PID (التحكم النسبي-التكاملي-التحكم المشتق) هو خوارزمية تحكم تلقائية شائعة، تُستخدم على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية، والتحكم في الروبوت، وملاحة الطائرات، وما إلى ذلك. يحقق التحكم PID تحكمًا مستقرًا وتحسين أداء النظام عن طريق إجراء عمليات متناسبة ومتكاملة وتفاضلية على إشارة التغذية الراجعة.
يتكون جهاز التحكم PID من ثلاثة أجزاء: جهاز التحكم النسبي (P)، جهاز التحكم المتكامل (I) وجهاز التحكم التفاضلي (D). كل جزء له دور مختلف ويتم دمجه لتحقيق التحكم الدقيق في النظام.
وحدة التحكم التناسبية (P)يصحح إشارة التغذية المرتدة بطريقة مضخمة بشكل متناسب وفقًا لحجم خطأ التحكم. ويحدد ثابت التناسب (Kp) حجم التصحيح، الذي يزداد كلما زاد الخطأ، وبالتالي يزيد من استقرار النظام. تعتبر وحدات التحكم التناسبية فعالة للاستجابة السريعة وقمع تذبذبات النظام.
وحدة التحكم المتكاملة (I)يصحح إشارة التغذية المرتدة عن طريق التضخيم المتزايد بناءً على تكامل خطأ التحكم. يزيل المصطلح المتكامل خطأ الحالة المستقرة ويسهل استجابة النظام. يحدد ثابت التكامل (Ki) سرعة التصحيح، والتي يتم تسريعها عند استمرار الخطأ، وبالتالي الحفاظ على التحكم الدقيق في النظام.
جهاز التحكم التفاضلي (د)يصحح إشارة التغذية المرتدة عن طريق التضخيم التفاضلي بناءً على معدل تغير خطأ التحكم. يتنبأ المصطلح التفاضلي باتجاه الخطأ بحيث يمكن اتخاذ تدابير التحكم مسبقًا لمنع تجاوز النظام وتذبذبه. يحدد الثابت التفاضلي (Kd) حساسية التصحيح، وعندما يزيد معدل تغير الخطأ، تزداد حساسية التصحيح أيضًا، وبالتالي الحفاظ على استقرار النظام.
يتيح التحكم PID التنظيم التلقائي للنظام من خلال الجمع بين مخرجات وحدات التحكم التناسبية والتكاملية والتفاضلية. من بينها، يمكن لوحدة التحكم التناسبية توفير استجابة سريعة، ويمكن لوحدة التحكم المتكاملة القضاء على خطأ الحالة المستقرة، ويمكن لوحدة التحكم التفاضلية التنبؤ بتغيير الخطأ مقدمًا. يمكن لوحدة التحكم PID ضبط إخراج وحدة التحكم ديناميكيًا وفقًا للفرق بين إشارة التغذية المرتدة والقيمة المحددة، وبالتالي الحفاظ على التشغيل المستقر للنظام.
يعد تصميم وتعديل المعلمات لوحدات التحكم PID مشكلة شائعة في هندسة التحكم. الطريقة التقليدية هي ضبط المعلمات عن طريق التجربة-و-طريقة الخطأ والخبرة، ولكن هذه الطريقة غالبًا ما تتطلب تجارب وتعديلات متكررة وتكون أقل كفاءة. في السنوات الأخيرة، تم تطبيق بعض خوارزميات التحسين وطرق التحكم التكيفية على تصميم وحدة التحكم PID، والتي يمكنها ضبط معلمات التحكم بشكل أسرع وأكثر دقة وتحسين أداء نظام التحكم.
في الختام، التحكم PID هو خوارزمية تحكم شائعة لتحقيق تحكم مستقر وتحسين أداء النظام من خلال التأثير المشترك لوحدات التحكم التناسبية والتكاملية والتفاضلية. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في الأتمتة الصناعية والتحكم في الروبوتات وملاحة الطائرات وغيرها من المجالات، وهي إحدى الأدوات المهمة في مجال هندسة التحكم.