Регуляторы тех. процессов

Рабочий принцип

Регуляторы процесса

Регуляторы процесса (Process Controllers) – это параметрируемые цифровые контроллеры с вмонтированным набором типовых функций для регулирования технологических переменных (температуры, давления и т.п.).
В качестве сигналов задания (Reference) могут применяться как фиксированные уставки (Fixed Setpoints), так и наружные (External).
Аналоговые входы используются для подсоединения датчиков обратной связи (термометров сопротивления, термопар, приборов для определения величины давления и т.п.).

Дискретные входы применяются для задания фиксированных уставок и переключения между режимами.
Дискретные выходы применяются для сигнализации: готовности, аварий, состояния.

Релейные выходы применяются для дискретного управления, а аналоговые выходы – для непрерывного управления.

Дискретное управление

  • 2-х позиционный регулятор применяет только 2 состояния:
  • включено (открыто)
  • выключено (закрыто) Пример: управление нагреванием или охлаждением.
  • 3-х позиционный регулятор применяет 3 состояния:
    • выключено
    • вращение по часовой стрелке
    • вращение против часовой стрелки (реверс) Пример: управление возвратным электрическим двигателем.
    • 5-и позиционный регулятор применяет 5 состояний:
      • выключено
      • вращение на первой скорости по часовой стрелке
      • вращение на второй скорости по часовой стрелке
      • вращение на первой скорости против часовой стрелки
      • вращение на второй скорости против часовой стрелки Пример: управление 2-скоростным возвратным двигателем.
      • Постоянное управление

        Для непрерывного управления применяются ПИД-регуляторы. Возможна реализация каскадного (подчинённого) управления.

        Закрытая система управления

        Процесс перехода

        Процесс перехода – это реакция системы на внешнее действие (задание, недовольство).

        Непрочный (расходящийся) процесс перехода

        Пид регулятор

        Моделирование ПИД регулятора

        Стабильный (сходящийся) процесс перехода

        Пид регулятор
        Пид регулятор
        Пид регулятор
        Колебательный Апериодический Однообразный

        ПИД-регулятор

        При помощи настройки ПИД-регулятора (PID-controller) мы можем подкорректировать процесс перехода так, как нам необходимо с целью решения собственной задачи.

        Пид регулятор
        Пид регулятор

        Хзад – установленное (желанное) значение выходной переменной
        Xmax – верхний допустимый предел выходной переменной
        Xmin – нижний допустимый предел выходной переменной
        Т – период колебаний
        Тн – время нарастания
        Тр – время переходного процесса (последняя точка пересекания кривой с Xmin или Xmax)
        А1 – первое перерегулирование
        А2 – второе перерегулирование
        d=А1/A2 — степень (декремент) затухания переходного процесса (отношение первого перерегулирования к другому)
        Рассогласование, перерегулирование, время нарастания, время переходного процесса, степень затухания определяют качество регулирования.

        Пример

        ПИД-регулятор открывает и закрывает выверяющий вентиль на горячей трубе таким образом, чтобы из крана текла вода с температурой +40°С с погрешностью плюс-минус 2 градуса. Регулятор вычисляет рассогласование (погрешность) — отклонение реальной температуры (к примеру, +20°С) от заданного значения (+40°С) и решает – когда и насколько нужно приоткрыть горячий вентиль, чтобы температура увеличилась на 20С.

        Реальную (фактическую) температуру регулятор узнаёт при помощи термопреобразователя (обратная связь), а установленную температуру (уставку) ему сообщает оператор, к примеру, набирая число «40» на собственном ПК.
        Чтобы настроить ПИД-регулятор, стоит выбрать правильную комбинацию трёх коэффициентов:

        • Пропорционального – Kp
        • Интегрального – Ki
        • Дифференциального – Kd

        Могут применяться и более обычные — П и ПИ-регуляторы.

        Формула ПИД-регулятора

        где e(t) — ошибка (рассогласование), u(t) — выходной сигнал регулятора (управляющее действие).
        Чем больше Пропорциональный показатель, тем выше быстродействие, но меньше запас стойкости. Но! простой П-регулятор не может полностью отработать рассогласование, т.е. всегда работает с ошибкой.

        ПИ-регулятор дает возможность освободится от статической (установившейся) ошибки, но, чем больше Интегральный показатель, тем больше перерегулирование (динамическая ошибка).
        ПИД-регулятор даёт нам возможность сделать меньше перерегулирование, но, чем больше Дифференциальный показатель, тем больше погрешность из-за влияния шумов.

        Если шумы идут по каналу обратной связи, то мы можем их процедить при помощи фильтра небольшой частоты, но чем больше неизменная этого фильтра, тем очень медленно регулятор будет отрабатывать возмущения.

        Настройка ПИД-регулятора по методу Циглера-Николса

        Циглер и Николс предоставили собственный вариант быстрой настройки ПИД-регулятора для периодического переходного процесса, в котором затухание приблизительно равно 4.

        • Обнуляем Ki и Kd
        • Понемногу увеличиваем Kp до критического значения Kc, при котором появляются автоколебания
        • Измеряем период автоколебаний Т
        • Вычисляем значения Kp, Ki и Kd по самым разнообразным формулам для различных регуляторов:
        • для П-регулятора: Kp=0,50*Kc
        • для ПИ-регулятора: Kp=0,45*Kc, Ki=1,2*Kp/T
        • для ПИД-регулятора: Kp=0,60*Kc, Ki=2,0*Kp/T, Kd=Kp*T/8

        Каскадный регулятор (подчинённое управление)

        Продолжение примера

        Теперь нам вздумалось добавить комфорта и сделать таким образом, чтобы уставка задания температуры воды менялась в зависимости от температуры окружающей среды на улице (на улице мороз – вода горячая, на улице жара – вода холодная). Можно поставить очередной регулятор оптимальной температуры, который по показаниям термометра узнаёт фактическую температура воздуха снаружи и решает, что оптимальная температура воды должна быть, к примеру, +40°С, благодаря этому он выдаёт задание регулятору температуры воды – держать температуру на уровне +40С (см. пример выше).

        Тут мы имеем каскадное управление: контур температурного регулирования воды подчинён контуру регулирования оптимальной температуры воды.
        При помощи регуляторов процесса мы можем осуществить и более непростые связи.

        К примеру, поддерживать постоянный расход и водную температуру, независимо от давления и температуры горячего и холодного трубо-проводов.

        Упреждающее управление (Feedforward Control)

        Не всегда простой ПИД-регулятор в системе с обратной связью может обеспечить нужное быстродействие из-за появления ненужных колебаний или непозволительно большого перерегулирования. С целью улучшения параметров регулирования используют комбинированное управление – с обратной связью (closed-loop) и без обратной связи (open-loop).

        К управляющему действию (выходу регулятора) добавляется сигнал упреждающего воздействия, который не зависит от рассогласования, а это означает, не может вызвать автоколебания в системе.

        Продолжение примера

        Если померять недовольство, то можно подать упреждающее действие, которое возмещает влияние этого возмущения на процесс до того, как начнёт изменяться регулируемый параметр.

        Как подобрать

        Внешняя среда

        Управление

        • Вид регулятора
        • Дискретный
        • 2-х позиционный
        • 3-х позиционный
      • Постоянный
        • П-регулятор
        • ПИ-регулятор
        • ПИД-регулятор.
        • Дополнительные функции:
          • Каскадный регулятор (подчинённое управление)
          • Упреждающее управление (Feedforward Control).
          • Численность контуров регулирования.
          • Коммуникационный интерфейс

            • HART
            • FOUNDATION Fieldbus
            • PROFIBUS PA.

            Рабочий принцип ПИД-регулятора для начинающих

            Как видно из названия, в данной заметке мы дадим точное представление о структуре и работе ПИД-контроллера. Впрочем сначала, начнем знакомиться с ПИД-контроллерами.
            ПИД-регуляторы находятся в большом диапазоне применений для управления промышленными процессами.

            Примерно 95% операций с замкнутым контуром в промышленной автоматизации применяют ПИД-регуляторы. PID означает Пропорционально-интегральная-диференциальная составная часть.

            Эти три контроллера соединены подобным образом, что он создаёт сигнал управления.

            ПИД регулирование | Arduino | Теория (максимально просто) | Часть 1

            Пид регулятор

            В качестве контроллера обратной связи он обеспечивает выход управления на желаемых уровнях. ПИД-регулирование осуществлялось при помощи аналоговых элементов электроники, перед изобретением процессоров. Однако сейчас все ПИД-контроллеры отделываются процессорами.

            ПрограммируемыеПрограммируемые логические контроллеры также имеют встроенные настройки ПИД-регулятора. Благодаря эластичности и надежности ПИД-регуляторов, они классически применяются в системах управления технологическим процессом.

            Работа ПИД-регулятора

            При применении дешевого обычного контроллера возможны всего лишь два состояния управления, к примеру, полностью ВКЛ или полностью ВЫКЛ. Он применяется для настроек с ограничением контроля, в котором эти два состояния управления достаточно для целей управления.

            Впрочем характер этого контроля уменьшает его применение и, поэтому, заменяется ПИД-контроллерами.
            ПИД-регулятор поддерживает выход подобным образом, что между переменной процесса и заданной точкой / желаемым выходом при помощи операций замкнутого контура есть нулевая ошибка.

            ПИД применяет три главных поведения управления, которые поясняются ниже.

            П-контроллер:

            Пид регулятор

            Пропорциональный или П-регулятор даёт выход, который пропорционален текущей ошибке e (t). Он сравнивает желаемую или заданную точку с фактическим значением или значением процесса обратной связи.

            Полученная ошибка умножается на пропорциональную константу, дабы получить выход. Если значение ошибки равно нулю, то выход этого контроллера равён нулю.

            Пид регулятор

            Этот контроллер требует смещения или ручной сброс при применении отдельно. Это происходит благодаря тому, что он никогда не может достигать состояния устойчивого состояния. Он обеспечивает постоянную работу, однако всегда поддерживает постоянную погрешность.

            Скорость реакции увеличивается при увеличении гармоничной константы Kр.

            И-контроллер

            Пид регулятор

            Из-за ограничения П-контроллера, где всегда есть смещение между переменной процесса и заданным значением, нужен И-контроллер, который обеспечивает нужные действия для устранения ошибки установившегося состояния. Он интегрирует погрешность в течение срока времени, пока значение ошибки не достигнет нуля.

            Он содержит значение для конечного устройства управления, при котором ошибка становится равной нулю.
            Интегральное управление делает меньше его выход, когда происходит негативная ошибка.

            Он уменьшает скорость реакции и оказывает влияние на стабильность системы. Скорость реакции возрастает благодаря уменьшению интегрального усиления Ki.

            Пид регулятор

            На приведенном выше рисунке, когда показатель усиления И-контроллера уменьшается, ошибка установившегося режима также продолжает уменьшаться. Во многих случаях контроллер ПИ применяется, например, когда потребуется большая скорость ответа.

            При применении ПИ-регулятора выход И-контроллера ограниченный некоторым диапазоном для преодоления интегральных условий, когда интегральный выход растет даже при нулевом состоянии ошибки из-за нелинейности на установке.

            Д-контроллер

            Пид регулятор

            И-контроллер не может предсказать грядущее поведение ошибки. Благодаря этому он откликается хорошо после изменения заданного значения.

            Д-контроллер преодолевает данную проблему, дожидаясь грядущего поведения ошибки. Его выход зависит от скорости изменения неточности за время, умноженное на постоянную производной.

            Это даёт начало запуска для выхода, таким образом делая больше системный отклик.

            Пид регулятор

            На приведенном выше рисунке ответ контроллера Д больше, если сравнивать с контроллером ПИ, а еще время установки выходного сигнала уменьшается. Это делает лучше стабильность системы за счёт компенсации фазового запаздывания, вызванного И-контроллером. Увеличение производного усиления повышает скорость реакции..

            Итак, напоследок, мы увидели, что, соединив эти три контроллера, мы получаем желательный ответ для системы. Разные изготовители создают разные алгоритмы ПИД.

            Методы настройки ПИД-регулятора

            Перед тем как приступить к работе ПИД-регулятора он обязан быть настроен на динамику контролируемого процесса. Декораторы дают значения по умолчанию для показателей П, И, Д, и эти значения не могут дать желаемую продуктивность, а порой приводят к нестабильности и небыстрым свойствам управления. Разработаны разные методы настройки для настройки ПИД-регуляторов и просят от оператора особого внимания для выбора самых лучших значений пропорциональных, интегральных и диференциальных коэффициентов.

            Отдельные из них приведены ниже.
            Метод проб и ошибок: это простой способ настройки ПИД-регулятора. Пока система или контроллер работают, мы можем настроить контроллер.

            В таком способе сначала необходимо установить значения Ki и Kd в нуль и сделать больше пропорциональный показатель (Kp), пока система не достигнет колебательного поведения. Как только он осциллирует, отрегулируйте Ki (интегральный термин), чтобы колебания остановились и, напоследок, отрегулировали Д, дабы получить быстрый отклик.
            Технологическая кривая тех. процесса: это метод настройки с открытым циклом.

            Он создает ответ, когда к системе применяется шаг ввода. Сначала мы обязаны вручную вводить определенные данные управления в систему и записывать кривую ответа.

            Потом нам следует рассчитать Наклон, неподвижное время, время нарастания кривой и, напоследок, подставить эти значения в уравнениях П, И и Д, дабы получить значения коэффициента усиления ПИД.

            Пид регулятор

            Метод Zeigler-Nichols: Zeigler-Nichols предложил методы замкнутого контура для настройки ПИД-регулятора. Это метод непрерывного циклирования и метод демпфирования колебаний. Процедуры для двоих методов такие же, но поведение колебаний различно.

            При этом сначала необходимо установить постоянную p-контроллера, Kp на конкретное значение, а значения Ki и Kd равны нулю. Пропорциональный показатель усиления становится больше до тех пор, пока система не будет колебаться с постоянной амплитудой.
            Усиление, при котором система создает частые колебания, именуется конечным усилением (Ku), а период колебаний именуется предельным временем (Pc).

            Как только это достигнуто, мы можем ввести значения P, I и D в ПИД-контроллере по таблице Zeigler-Nichols, зависит от контроллера, применяемого как P, PI или PID, как показано ниже.

            Структура ПИД-регулятора

            ПИД-регулятор состоит из трех членов, а конкретно пропорционального, интегрального и диференциального. Объединенная работа данных трех контроллеров даёт стратегию управления процессом контроля.

            ПИД-регулятор управляет переменными процесса, например как давление, скорость, температура, расход и т. д. В определенных приложениях применяются ПИД-регуляторы в каскадных схемах, где для достижения контроля применяются два или более ПИД.

            Пид регулятор

            На приведенном выше рисунке показана структура ПИД-регулятора. Он состоит из блока PID, который даёт собственный вывод для обработки блока. Процесс / установка состоит из конечных устройств управления, например как механизмы исполнения, регулирующие клапаны и прочие управляющие приспособления для управления разными процессами промышленности / установки.

            Сигнал обратной связи от технологичной установки сравнивается с уставкой или сигналом u (t), и подходящий сигнал ошибки e (t) подается на алгоритм ПИД-регулирования. Согласно пропорциональным, интегральным и диференциальным расчетам в алгоритме, контроллер создает комбинированный ответ или управляемый выход, который используется к устройствам управления установкой.

            Все управляющие приложения не нуждаются во всех трех элементах управления. Конфигурации, например детали управления PI и PD, очень постоянно применяются в практичных приложениях.

            Что такое ПИД-регулятор

            Среди большинства приборов, которые предназначены для коммутации, управления и выполнения других функций Хочется подчеркнуть ПИД-регулятор, эксплуатируемый в цепях обратной связи. Он монтируется в системы с автоматизированным управлением и поддерживает на определенном уровне значение какого-нибудь параметра.

            Во многих случаях ПИД-регулятор участвует в регулировке режимов температур и прочих величин, участвующих в самых разных процессах.

            Общие сведения о ПИД-регуляторе

            Аббревиатура ПИД происходит от английского понятия PID, и расшифровывается как Proportional, Integral, Derivative. На русском это уменьшение в себя включает три компонента или составляющие: пропорциональную, интегрирующую, дифференцирующую.
            Рабочий принцип ПИД-регулятора самым лучшим образом подойдет для контуров управления, схема которых оснащена звеньями обратной связи.

            Первым делом, это самые разные автоматизированные системы где возникают сигналы управления, обеспечивающие идеальное качество и точность переходных процессов.

            Пид регулятор

            В состав управляющего сигнала ПИД-регулятора входят три главных компонента, складные между собой. Любой из них находится в соотношении с конкретной величиной:

            • Первый – с сигналом рассогласования.
            • Второй – с интегралом сигнала рассогласования.
            • 3-ий – с производной сигнала рассогласования.

            Если какой-нибудь элемент выпадет из данного процесса, то данный регулятор уже не будет собой представлять ПИД. В данном случае его схема будет просто гармоничной, пропорционально-дифференцирующей, пропорционально-интегрирующей.

            Потому как данные приборы чаще всего применяются для поддержки заданного уровня температуры, также для чайников, разумно ПИД-регулятор рассматривать на практичных примерах собственно в этом ракурсе.

            Пид регулятор

            В самом процессе будет принимать участие объект, на котором должна поддерживаться установленная температура. Все регулировки выполняются снаружи. Другой составляющей будет само устройство с микроконтроллером, которое конкретно решает имеющуюся задачу.

            Через датчик на контроллер поступают информацию об температурном уровне в настоящее время. Мощность нагревателя отдельно находится под контролем специализированным устройством. Для того чтобы установить нужное значение показателей температуры, микроконтроллер необходимо подключить к компьютеру.

            Подобным образом, отправными данными служат следующие показатели температуры: текущее значение и уровень, до которого должен нагреться или остынуть рассматриваемый объект. На выходе должна выйдет величина мощности, передаваемой к ТЕНУ. Конкретно она обеспечивает нужный режим температур, дающий возможность выполнить установленную задачу.

            Для ее решения будут использованы все три компонента, рассмотренные выше.

            Три составляющих процесса работы ПИД-регулятора

            Формирование выходного сигнала выполняет пропорциональная составная часть. Данный сигнал держит входную величину, подлежащую регулировке, на необходимом уровне и не даёт ей уклоняться. С повышением этого отклонения увеличивается и уровень сигнала.

            Если при входе регулируемая величина сравняется с заданным значением, то уровень выходного сигнала будет равным нулю. Однако В практических условиях нереально настроить необходимую величину при помощи только одной гармоничной составляющей и стабилизовать ее на определенном уровне.

            Всегда есть вероятность статической ошибки, равной величине отклонения, благодаря этому стабилизация выходного сигнала останавливается на этом значении.

            Пид регулятор

            Данная проблему можно решить благодаря применению второго, интегрирующего компонента. Его важным элементом считается интеграл по времени, взятый от всей величины рассогласования. Другими словами, интегральная составная часть находится в соотношении с этим интегралом.

            Этот компонент способен исключить статическую погрешность, так как регулятор понемногу копит учет статической неточности.
            Подобным образом, при отсутствии воздействий извне, через конкретный временной период регулируемая величина будет приведена в стабильное состояние на отметке правильного значения. В данном случае величина гармоничной составляющей будет нулевой, а интегрирующая полностью обеспечивает точность выходных данных.

            Впрочем и она может вызвать неточности, просящие исправления, в случае неверного выбора коэффициента.
            Эти отклонения убираются за счёт третьих – дифференциальных составляющих, пропорциональных с темпом изменяющегося отклонения величины. Она препятствует отклонениям, потенциальным в перспективе под влиянием задержек или воздействий извне.

            Все три компонента дискретно между собой связаны.

            Доктрина и практика применения ПИД-устройств

            ПИД-регулятор температуры может поддержать установленное значение какой-то величины на протяжении конкретного временного промежутка. Для этой цели применяется колебание напряжения и прочих величин, которые можно проссчитать по специализированным формулам.

            При этом принимается во внимание величина уставки и заданного значения, а еще разница или рассогласование.
            1.

            2.

            В достойном варианте напряжение u задается при помощи формулы 1. В ней четко просматриваются коэффициенты гармоничности ПИД-регулятора, предусмотренные для любого компонента. В практических условиях применяется иная формула 2 с показателем усиления, подходящим к любому из трех составляющих.

            В практических условиях ПИД-регулирование систем в теоретическом проекте анализируются нечасто. Это связано с минусом информации о характеристиках регулируемого объекта, нелинейностью и нестабильностью всей системы, когда нереально применять дифференцирующий элемент.

            Пид регулятор

            Рабочий диапазон устройств, функционирующих В практических условиях, в большинстве случаев исчерпывается нижним и верхним пределами. В связи с нелинейностью, каждая настройка делается экспериментально, при подключении объекта к системе управления.
            Величина, образуемая при помощи программного алгоритма управления, имеет характерные особенности.

            Допустим, для нормальной температурной регулировки может понадобится заместо одного сразу два прибора: один будет управлять нагревом, а другой – охлаждением. В первом варианте выполняется подача разогретого теплового носителя, а в другом – хладагента.

            Самым актуальным прибором считается цифровой ПИД-регулятор, воплотивший в собственной конструкции все варианты практичных регулировочных решений.

            Что такое ПИД регулятор для чайников?

            Дифференциальный пропорционально-интегральный регулятор — устройство, которое устанавливают в автоматических системах для поддержки заданного параметра, способного к изменениям.
            С первого взгляда все запутанно, однако можно объяснить ПИД управление и для чайников, т.е. людей, не очень знакомых с электронными системами и устройствами.

            Что такое ПИД регулятор?

            ПИД регулятор — прибор, встроенный в управляющий контур, с обязательной обратной связью. Он предназначается для поддержания установленных уровней задаваемых величин, к примеру, температуры окружающей среды.
            Устройство подает управляющий или выходной сигнал на устройство регулирования, на основании полученных данных от датчиков или сенсоров.

            Контроллеры обладают большими показателями точности переходных процессов и качеством выполнения установленной задачи.

            Пид регулятор

            PID-регулятор. Коэффициенты и их настройка на простейшем примере.

            Три коэффициента ПИД регулятора и рабочий принцип

            Работа ПИД-регулятора состоит в подаче выходного сигнала о силе мощности, нужной для поддержки регулируемого параметра на указанном уровне. Для вычисления показателя применяют непростую математическую формулу, в ее составе есть 3 коэффициента — пропорциональный, интегральный, дифференциальный.

            Возьмём в качестве объекта регулирования ёмкость с водой, в которой нужно держать температуру на указанном уровне при помощи регулирования степени открытия клапана с паром.
            Пропорциональная составная часть возникает в момент рассогласования с вводными данными.

            Обычными словами это звучит так — берется разница между фактической температурой и желаемой, умножается на настраиваемый показатель и выходит выходной сигнал, который должен подаваться на клапан. Т.е. как только градусы упали, запускается процесс нагрева, поднялись выше желаемой метки — происходит выключение либо даже охлаждение.
            Дальше вступает интегральная составная часть, которая необходима для того, чтобы возместить действие внешней среды или других возмущающих воздействий на поддержание нашей температуры на указанном уровне.

            Пид регулятор

            Потому как всегда присутствуют сопутствующие факторы, которые влияют на управляемые приборы, в момент поступления данных для вычисления гармоничной составляющей, цифра уже меняется. И чем больше внешнее действие, тем сильнее происходят колебания показателя. Происходят скачки подаваемой мощности.

            Интегральная составная часть пытается на основе прошлых значений температуры, вернуть её значение, если оно изменилось. Детальнее процесс описан в видео ниже.
            А далее выходной сигнал регулятора, согласно коэффициенту, подается для увеличения или уменьшения температуры.

            В течении определенного времени выбирается та величина, которая возмещает наружные факторы, и скачки исчезают.
            Интеграл применяется для исключения ошибок путем расчета статической неточности.

            Главное в данном процессе — выбрать хороший показатель, иначе ошибка (рассогласование) будет оказывать влияние и на интегральную составляющую.

            ПИД управление для чайников

            Подпишитесь на автора

            Подпишитесь на автора, если вам импонируют его статьи. Тогда вы получите уведомления о его новых постах.

            Отписаться от уведомлений вы сможете всегда в профиле автора.
            Не знаю есть ли в этом смысл но вот:

            Закончил профессия АТП — автоматизирование тех. процессов, расчет регуляторов считается большей частью для моей специальности.
            Выходная точность зависит от 2 элементов — качества измерительной техники и качества управляющей техники.
            Термистор EPCOS NTC G560 100K — такой стоит у меня в принтере.

            Имеет класc точности (1), при разбросе измеряемых температур 355 имеет погрешность в 3,55 градуса.
            Номинальное сопротивление имеет 100 ом — это сопротивление при 23.5 градусах, замеряется вероятнее всего ток (так как плата имеет источник напряжение на входовыходах), в среднем стандартные амперметры имеют класс точности 1,5 — это 200мА и 3мА неточности (1 — 1,5 градуса).
            В сумме имеем погрешность в 5 градусов по Цельсию.

            Пропорционально-интегро-дифференцирующий (ПИД) регулятор — устройство в управляющем контуре с обратной связью. Используется в автоматических системах для формирования управляющего сигнала с целью получения важных точности и качества переходного процесса.

            ПИД-регулятор создает сигнал управления, который является суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально разности входного сигнала и сигнала обратной связи (сигнал рассогласования), второе — интеграл сигнала рассогласования, третье — производная сигнала рассогласования.
            Пропорциональная составная часть в логическом смысле нам не интересно.
            Интегральная составная часть необходима для устранения статической ошибки (без нее регулируемая величина как правило имеет фиксированное отклонение, что-то вроде +5 градусов на все время регулирования).

            Дифференциальная составная часть — это довольно прикольный способ регулирования. Для расчета значения в момент времени Т, она применяет значение величины в момент времени Т+1. С математической точки зрения проблем нет, однако в реальной жизни грядущее значение нам не известно, и в реальности дифференциальная составная часть идет с задержкой по времени.

            Поясняю в момент времени Т мы исполняем расчетное изменения для момента Т-1. Дифференциальная составная часть собственно и изменяет.

            Это был маленький вводный курс в ТАУ.
            Есть массу способов расчетов ПИД регуляторов, очень часто применяют метод Зиглера, есть уже готовые калькуляторы на матлабе и маткаде.

            Если бы мы имели большую вычислительную емкость, на нашей плате, можно было бы применять опытную схему регулирования (огромные таблицы с входными изменением и ответной регулировкой на них). Самый оптимум так как там можно задать воздействия куллера.
            Подведу итог : Погрешность приборов для измерений и датчиков сводит на нет точность настройки ПИД регулятора, Если вы закажете высокоточные датчики сразу с преобразованием в hart протокол, rs232 или какой нибудь еще, и сумеете настроить его на собственной плате, у вас возникнет смысл точной (до 0,02) настройки ПИД.

            О PID регуляторе простым языком (что такое ПИДы)

            Самый легкий способ — пойти в высшее учебное заведение в котором преподают ТАУ (нефтяные, производственные направления) и заплатить преподавателю за расчет с настройкой (не обращайтесь к студентам они все под ответ подгоняют — ТАУ никогда не сходится).
            Наиболее прекрасным решением для температурной стабилизации — это материал сопла с высокой теплоемкостью (будет продолжительно нагревается но и колебаться температура окажется меньшей). Из навыка могу предложить изолировать сопло от ветра(хоть тем же каптоновым скотчем слоев на 20).

            Надеюсь я ответил на большинство вопросов по данной теме.