Les régulateurs `_PID`¶

Le _PID implémente une régulation proportionnelle, intégrale et dérivée : il calcule en continu une commande de sortie pour amener une mesure vers une consigne.

Typiquement : piloter une vanne de mélange pour tenir une température de départ de chauffage, ou moduler la vitesse d'un circulateur.

Une action, pas un objet à déclarer¶

Contrairement aux autres types, _PID ne se déclare pas avec #define. Il s'écrit directement comme une action, dans la partie droite d'une règle :

- CONDITION -> _PID( input=MESURE, consigne=CONSIGNE,
                     kp=KP, ki=KI, kd=KD,
                     min=SORTIE_MIN, max=SORTIE_MAX,
                     output=COMMANDE );

Le calcul n'est effectué que pendant les tours où la condition est vraie.

Options¶

Toutes les options désignent obligatoirement des registres (_R).

Option	Rôle
`input`	Registre portant la mesure
`consigne`	Registre portant la valeur visée
`kp`	Registre portant le gain proportionnel
`ki`	Registre portant le gain intégral
`kd`	Registre portant le gain dérivé
`min`	Registre bornant la sortie par le bas
`max`	Registre bornant la sortie par le haut
`output`	Registre recevant la commande calculée
`reset`	`reset=1` : remet à zéro l'état interne du régulateur

Tous les paramètres doivent être des registres

Une valeur littérale est refusée à la compilation : PID : kp must be R. Déclarez un registre, même pour un gain constant.

Exemple complet¶

#define TEMP_DEPART   <-> _R(libelle="Température de départ mesurée", unite="°C");
#define TEMP_CONSIGNE <-> _R(libelle="Consigne de départ", unite="°C", rw);

#define PID_KP  <-> _R(libelle="Gain proportionnel", rw);
#define PID_KI  <-> _R(libelle="Gain intégral", rw);
#define PID_KD  <-> _R(libelle="Gain dérivé", rw);
#define PID_MIN <-> _R(libelle="Ouverture minimale", unite="%");
#define PID_MAX <-> _R(libelle="Ouverture maximale", unite="%");

#define VANNE   <-> _R(libelle="Ouverture de la vanne", unite="%");
#define AO_VANNE <-> _AO(libelle="Commande vanne 0-10V");

#define REGULATION_ACTIVE <-> _B(libelle="Régulation en service");

/* Initialisation des gains au démarrage */
- _START -> PID_KP = 2.0, PID_KI = 0.05, PID_KD = 0.0,
            PID_MIN = 0.0, PID_MAX = 100.0;

/* Calcul du PID tant que la régulation est active */
- REGULATION_ACTIVE -> _PID( input=TEMP_DEPART, consigne=TEMP_CONSIGNE,
                             kp=PID_KP, ki=PID_KI, kd=PID_KD,
                             min=PID_MIN, max=PID_MAX,
                             output=VANNE );

/* Report sur la sortie analogique */
- REGULATION_ACTIVE -> AO_VANNE = VANNE;

/* Remise à zéro de l'intégrale quand la régulation est coupée */
- /REGULATION_ACTIVE -> _PID( reset=1, input=TEMP_DEPART );

Le `reset`, un réflexe à prendre¶

L'intégrateur accumule l'écart entre mesure et consigne. Si la régulation est coupée pendant que l'écart persiste, cette accumulation continue de vivre et provoquera un à-coup au redémarrage — c'est l'effet dit d'emballement de l'intégrale.

Remettez toujours le PID à zéro quand vous le désactivez

- /REGULATION_ACTIVE -> _PID( reset=1, input=MESURE );

Faites de même après un changement brutal de consigne ou un passage en manuel.

Régler les gains¶

Une méthode pragmatique, dans cet ordre :

ki = 0, kd = 0. Augmenter kp jusqu'à obtenir une réaction franche sans oscillation entretenue. Un écart résiduel permanent subsiste : c'est normal.
Introduire ki par petites valeurs, jusqu'à ce que l'écart résiduel disparaisse en quelques minutes. Trop de ki provoque un dépassement puis des oscillations lentes.
kd reste souvent à zéro. Sur des grandeurs thermiques bruitées, le terme dérivé amplifie le bruit plus qu'il n'aide.

Déclarez les gains en rw

Avec l'option rw, les registres de gains sont modifiables depuis un synoptique. Vous réglez la boucle en observant la réponse réelle, sans recompiler le module.

Bornage¶

min et max ne sont pas des garde-fous cosmétiques : ils définissent la plage physique de l'actionneur. Une sortie bornée protège l'équipement et limite l'emballement de l'intégrale.

Pour une vanne : min = 0, max = 100. Pour un circulateur à vitesse minimale imposée : min = 30.

Diagnostic¶

Symptôme	Cause probable	Correction
La sortie oscille rapidement	`kp` trop élevé	Diviser `kp` par deux
La sortie oscille lentement, avec dépassement	`ki` trop élevé	Réduire `ki`
L'écart ne se résorbe jamais	`ki` nul ou trop faible	Augmenter `ki`
À-coup au redémarrage de la régulation	Intégrale non remise à zéro	Ajouter la règle de `reset`
La sortie reste collée à `max`	Consigne inatteignable, ou mesure erronée	Vérifier le capteur et le mapping
`PID : input must be R.` à la compilation	Une option pointe sur autre chose qu'un registre	Déclarer un `_R`

Les régulateurs _PID¶