Il P.I.D. è la risultante di quattro azioni combinate tra loro; l'azione feed-forward, l'azione proporzionale, l'azione integrale e l'azione derivativa.
L'azionamento ha al suo interno un sistema di regolazione che permette di portare l'asse alla velocità impostata anche in caso di variazioni del carico. Per questo motivo è importante tarare l'azionamento prima d'iniziare la taratura dell'uscita analogica. Lo strumento ha al suo interno un sistema di regolazione di spazio (rilevato tramite l'encoder).
Per la regolazione P.I.D. lo strumento si basa sui segnali inviati dal trasduttore (encoder, riga, …).
L'azione P.I.D. può essere definita come una sommatoria delle azioni proporzionale, integrativa, derivativa e feed forward.
La taratura P.I.D. deve essere fatta dopo aver eseguito la taratura dell'uscita analogica (calcolo della velocità massima). Prima d'iniziare la taratura P.I.D., verificare di aver impostato correttamente in set-up i parametri: “Cifre decimali”, “Risoluzione encoder”, “Unità della velocità”, “Velocità massima”, “Velocità di test”, “Rampe di accelerazione / decelerazione” e “tempo d'inversione”.
Accedere alla funzione di taratura P.I.D. e, impostando il valore “0” alla richiesta di abilitazione P.I.D. (solo scrittura dati), azzerare i parametri di “Tempo integrale” e “Tempo derivativo”, impostando al 100% il valore del feed-forward.
N.B. in questo paragrafo vengono date le indicazioni per la taratura delle varie azioni che compongono il P.I.D.; per l'introduzione dati fare riferimento al manuale d'uso.

Schema a blocchi funzionamento P.I.D.

Possiamo definire come segue le azioni del P.I.D. :

Azione proporzionale

L'azione proporzionale fornisce un'uscita analogica proporzionale all'errore di posizione dell'asse rispetto alla posizione teorica calcolata e al valore di gain impostato; quindi: Azione proporzionale = (profilo teorico - profilo reale) x K proporzionale. K proporzionale = valore proporzionale al gain (guadagno). L'azione proporzionale agisce in presenza di errore, ma da sola non riesce ad annullarlo completamente, a causa di attriti, carichi …

Impostando il valore 0, la funzione viene esclusa.

Possiamo dire quindi che rimane sempre un offset di posizione tra la posizione teorica calcolata dallo strumento e quella reale (rilevata dall'encoder). Più alto è il guadagno e più il sistema diventa pronto alle variazioni di moto, ma se il guadagno introdotto è troppo alto il sistema diventa instabile tendendo ad oscillare.

Azione Feed forward

Il feed forward fornisce un'uscita analogica proporzionale alla velocità teorica di posizionamento; essa non regola per annullare l'errore, ma contribuisce alla riduzione dell'errore di posizione durante gli spostamenti. Tarando correttamente il feed forward, il sistema risulta molto più stabile e pronto nei posizionamenti. Impostando il valore 0, la funzione viene esclusa.

Azione integrale

L'azione integrale dello strumento integra l'offset di posizione del sistema (errore) nel tempo impostato, incrementando o decrementando l'uscita fino a che l'errore non viene annullato.
Più basso è il tempo di integrazione dell'errore, più veloce è il sistema nel recupero dell'errore stesso, ma il sistema può diventare instabile tendendo ad oscillare; tali pendolazioni possono verificarsi anche impostando tempi troppo alti, presentando però un periodo di oscillazione maggiore.

Impostando il valore 0,000 la funzione viene esclusa. Per ridurre questi overshoot viene utilizzata l'azione derivativa. Impostando 9.999 l'azione dell'integrale è minima, mentre impostando 0.001 la sua azione è massima.

Azione derivativa

Anticipa la variazione di moto del sistema, tendendo ad eliminare gli overshoot del posizionamento.
L'azione derivativa viene usata solitamente in sistemi aventi una risposta relativamente lenta; con sistemi molto veloci il range dell'azione derivativa risulta molto ridotto. L'impiego di questo parametro è indicato solo nei casi di effettiva necessità e comunque solo dopo aver correttamente tarato le altre azioni.

Più alto è il tempo di derivazione dell'errore e più veloce è il sistema nel recupero dell'errore nei transitori ma se il tempo derivativo viene inserito troppo alto, il sistema diventa instabile e quindi tende ad oscillare. Impostando il valore 0,000 la funzione viene esclusa. Impostando 9.999 l'azione derivativa è massima, mentre impostando 0.001 la sua azione è minima.

Prima fase taratura P.I.D.

Dopo aver inserito i parametri di set-up Cifre decimali, Unità di velocità, Risoluzione trasduttore, Velocità massima, Velocità di test e Quota di test, accedere alle fasi di taratura P.I.D.; azzerare i parametri di Tempo integrale e di Tempo derivativo. Il parametro di Feed forward deve essere impostato al 100.0%.
Dando inizio alla procedura di taratura, l'asse avanza della quota impostata in Quota di test utilizzando le rampe impostate e una volta arrivati in quota, terminato il Tempo di inversione, l'asse ritorna alla quota di partenza; questa sequenza “avanti/indietro” continua per tutta la fase di taratura.

Seconda fase taratura P.I.D.

Tarare il parametro di Guadagno proporzionale incrementandolo finchè il sistema non presenta overshoot. Ipotizzando di inserire un oscilloscopio ai capi dell'uscita analogica, nelle due figure a lato vengono raffigurati i possibili profili nei due casi estremi: valori troppo bassi (asse molto lento, che non rispetta i tempi di acc./dec., non raggiunge la velocità massima e sbaglia i posizionamenti e valori troppo alti (pendolazioni con asse in moto e vibrazioni ad asse fermo).

Terza fase taratura P.I.D.

Taratura del Tempo di integrale: partendo da una base di 0,500 secondi, diminuire gradualmente il tempo finchè non si arriva ad un valore grazie al quale l'asse migliora le proprie prestazioni dinamiche rimanendo stabile (non pendola). Se viene introdotto un tempo integrale insufficiente si creano delle pendolazioni a bassa frequenza, mentre se il suo valore è troppo alto, si hanno delle oscillazioni ad alta frequenza.

Quarta fase taratura P.I.D.

Se quanto descritto nei punti precedenti è stato eseguito correttamente, l'asse dovrebbe presentare un errore pressochè nullo nella fase di posizionamento a velocità a costante e degli overshoot contenuti al termine delle rampe di accelerazione/decelerazione.
A questo punto si rende necessario modificare il valore del feed forward in modo da ridurre gli overshoot presenti sulle rampe e azzerare l'errore di posizione nel tratto a velocità costante.

Osservando l'andamento del valore del registro integrale, DIMINUIRE il valore del feed forward se con:
- Movimento avanti il registro integrale assume valori negativi.
- Movimento indietro il registro integrale assume valori positivi.

Osservando l'andamento del valore del registro integrale, AUMENTARE il valore del feed forward se con:
- Movimento avanti il registro integrale assume valori positivi.
- Movimento indietro il registro integrale assume valori negativi.
N.B. la taratura del feed forward deve essere fatta sia prima che dopo la taratura dell'integrale.

Tutte queste azioni (se correttamente tarate) tendono a ridurre il valore del registro integrale, in modo da consentire una pronta reazione del sistema alle variazioni dell'errore.

Quinta fase taratura P.I.D.

N.B. Dal momento che, nel caso di movimentazione assi, l'applicazione della funzione P.I.D. è relativa a sistemi molto veloci, si consiglia di escludere la funzione derivativa. Taratura del Tempo derivativo: Partendo da una base di 0,001 secondi bisogna aumentare gradatamente il tempo finché non si arriva ad un valore grazie al quale l'asse si stabilizza (non pendola).