PID control

PID 제어기기의 일반적인 특징은 다음과 같다.

1. PID 제어기는 구조가 간단하고 제어 성능이 우수하며, 제어이득 조정이 비교적 쉽기 때문에, 산업현장에서 80%이상을 차지할 정도로 많이 사용되고 있다. PID 제어는 비례제어, 적분제어, 마분제어를 단독으로 사용하거나 혹은 두가지 이상을 결합한 형태로 사용한다.
2. 비례(P) 제어는 PID 제어기에서 반드시 사용하는 자장 기본적인 제어이며 구현하기 쉽다. 그러나, 비례제어 만으로는 플렌트에 적분기가 없을 경우에 정상상태 오차가 발생하기 쉽다.
3. 적분(I) 제어는 주로 정상상태 오차를 없애기 위해 사용된다. 그러나, 적분 이득을 잘못 조정하면 과도한 오버슈트가 발생하거나 시스템이 불안해 진다.
4. 미분(D) 제어는 잘 활용하면 안정성에 기인하고, 예측 기능이 있어 응답속도를 조절 할 수 있다. 하지만 시스템ㅇ 잡음 성분이 있을 때, 미분 값이 커지게 되어 제어 입력에 나쁜 영향을 미치는 단점이 나타난다.
5. PID 제어기의 계수들은 근궤적 기법, 주파수 응답기법, 분석적 방법 등을 사용하여 설계할 수 있다.
6. PID 제어기에 구동기를 연결하여 사용할 때, 구동기의 포화특성이 있으면 적분누적 integrator windup 현상이 생겨 불안정하게 되는데, 이를 막기 위하여 누적 방지 anti-windup 기법을 사용하여야 한다.
7. PID 제어기의 형태는 병렬형이 기본형이지만, 실재로 구현할 때에는 필요에 따라 직렬형으로 하거나 미분기 필터를 부착하는 등 여러가지로 변형되어 쓰인다.
8. PID 계수들을 자동적으로 조정하는 것을 auto-tunning 이라 하며, 산업계에서 많이 필요로 하고 있다. 대표적인 방법으로는 Ziegler-Nichols 동조법, Relay 동조법 등이 있으며, 이 방법들은 제어대상 시스템의 모델을 사용하지 않고 간단한 동조 과정을 거쳐 PID 계수를 결정한다.