Die folgende Animation stellt das Funktionsprinzip eines PID-Controllers dar. Es wird ein Schiff in der Draufsicht dargestellt. Man kann das Schiff manuell über die Pfeiltasten der Tastatur steuern. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Kurs des Schiffs über einen PID-Regler anpassen zu lassen.
Beschreibung
Die drei Verstärkungskonstanten Kp, Ki und Kd können im linken oberen Bereich der Animation über die Schieberegeler angepasst werden. Die optimalen Einstellungen sind jeweils grün markiert.
Mit der Animation lassen sich die folgenden Phänomene veranschaulichen: Beim Betrieb eines reinen P-Reglers führt ein hoher Kp-Wert dazu, dass die bleibende Regelabweichung geringer wird. Es kommt aber zunächst zu einem Überschwingen. Wenn die bleibende Regelabweichung allein über den Kp-Wert minimiert werden soll, stellt sich ein stabiler Zustand erst spät ein.
Ein PI-Regler ermöglicht eine genauere und schnellere Kursanpassung. Das Überschwinden tritt nicht auf, wenn der Kp- und der Ki-Wert moderat eingestellt werden.
Über eine Kd-Wert (PID-Regler) kann die Geschwindigkeit der Kursanpassung nochmals leicht verbessert werden.
Grundlagen
Proportionalanteil (Kp): Dieser Anteil bestimmt, wie stark die Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der aktuellen Regelabweichung beeinflusst wird. Ein höherer Kp-Wert führt zu einer schnelleren Reaktion auf Regelabweichungen, aber gleichzeitig kann dies zu einem verstärkten Überschwingen führen.
Integralanteil (Ki): Der Ki-Wert beeinflusst die Regelung in Bezug auf die gesamte bisherige Regelabweichung über die Zeit. Dies ist besonders nützlich, um bleibende Regelabweichungen zu korrigieren. Ein moderater Ki-Wert hilft, einen stabilen Zustand zu erreichen, ohne dass es zu einem unerwünschten Überschwingen kommt.
Differenzialanteil (Kd): Der Kd-Wert beeinflusst die Regelung basierend auf der Geschwindigkeit der Regelabweichungsänderung. Dies ermöglicht eine verbesserte Stabilität und eine schnellere Reaktion auf Änderungen im System.
Anforderungen
| Plattform | PC/Mac bzw. Tablet |
| Auflösung (min) | 1280 x 720 |