KWALIFIKACJA ELM1 - STYCZEŃ 2023

PYTANIE NR 25.
Na rysunku przedstawiono schemat blokowy regulatora
Ilustracja przedstawia schemat blokowy regulatora PID, używanego w automatyce.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Regulator PID rozpoznaje się po obecności trzech członów: proporcjonalnego (P), całkującego (I) i różniczkującego (D) w torze regulatora. Jeśli na schemacie blokowym widoczne są jednocześnie te trzy działania na uchyb regulacji, poprawnym wyborem jest "PID", a nie "PI", "PD" ani samo "P".

Pełne wyjaśnienie:

Regulatory P, PI, PD i PID różnią się tym, jakie operacje wykonują na uchybie regulacji (różnicy między wartością zadaną a mierzoną). W schemacie blokowym zwykle widać to jako odrębne bloki/funkcje lub gałęzie toru, których wyjścia są sumowane.

Dlaczego poprawna jest odpowiedź "PID"?
Regulator PID zawiera jednocześnie:

  • P (proporcjonalny) – wzmocnienie uchybu; odpowiada za podstawową "siłę" reakcji.
  • I (całkujący) – całkowanie uchybu w czasie; dąży do usunięcia uchybu ustalonego.
  • D (różniczkujący) – reaguje na szybkość zmian uchybu; może poprawiać tłumienie i ograniczać przeregulowanie.

Jeżeli na rysunku widać wszystkie trzy człony (np. gałąź z całkowaniem, gałąź z różniczkowaniem i tor proporcjonalny, a następnie sumowanie ich wpływu), to jednoznacznie wskazuje to na regulator PID.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "PI" jest błędne, gdy na schemacie występuje także człon różniczkujący; PI nie ma działania D.
  • "PD" jest błędne, gdy na schemacie występuje całkowanie; PD nie ma działania I.
  • "P" jest błędne, gdy oprócz wzmocnienia występują dodatkowe bloki całkujące lub różniczkujące; sam P nie eliminuje uchybu ustalonego tak jak PI/PID.

Wskazówka egzaminacyjna: przy rozpoznawaniu typu regulatora nie sugeruj się nazwą w opisie zadania, tylko policz, które człony rzeczywiście są na schemacie (P/I/D). Najczęstszy błąd to przeoczenie członu D, bo bywa pokazany jako mały blok w osobnej gałęzi.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Regulator PID to algorytm sterowania, który wyznacza sygnał sterujący na podstawie uchybu, wykorzystując trzy człony: proporcjonalny (P), całkujący (I) i różniczkujący (D). Dzięki temu może jednocześnie szybko reagować, usuwać uchyb ustalony i poprawiać tłumienie zmian.
Na schemacie PID powinny być widoczne trzy działania na uchyb: wzmocnienie (P), blok całkowania (I) oraz blok różniczkowania (D). Często są one w osobnych gałęziach, a ich wyjścia są sumowane. Obecność wszystkich trzech elementów wskazuje na PID.
PI składa się wyłącznie z członu proporcjonalnego i całkującego, bo jego celem jest prosta i stabilna regulacja z eliminacją uchybu ustalonego. Człon D bywa wrażliwy na szumy pomiarowe, dlatego w wielu aplikacjach procesowych celowo się go nie stosuje.
Człon całkujący (I) sumuje uchyb w czasie, co zwykle prowadzi do usunięcia uchybu ustalonego (różnicy między wartością zadaną a rzeczywistą po ustaleniu). Zbyt silne całkowanie może jednak powodować przeregulowanie i wolniejsze uspokojenie, więc wymaga właściwych nastaw.
Człon różniczkujący (D) reaguje na szybkość zmian uchybu, przez co może "wyprzedzać" zmiany i poprawiać tłumienie układu. Pomaga ograniczać przeregulowanie, ale jest czuły na zakłócenia i szum, dlatego w praktyce często stosuje się filtrowanie lub ogranicza jego udział.
Najczęściej myli się człony, gdy schemat ma kilka gałęzi: przeoczenie małego bloku D, uznanie sumatora za "D", albo założenie, że skoro jest P, to na pewno jest też I. Pomaga sprawdzenie, czy występują symbole całkowania (np. 1/s) i różniczkowania (np. s).
Tak, regulator P bywa wystarczający w prostych układach, ale często pozostawia uchyb ustalony (np. stałą różnicę temperatury). W wielu procesach przemysłowych wymaga się eliminacji uchybu, więc częściej stosuje się PI lub PID. Dobór zależy od obiektu i wymagań jakości regulacji.
PI jest bardzo popularny w regulacji procesów (temperatura, poziom, ciśnienie), bo jest prosty i odporny na szumy pomiarowe. Gdy obiekt nie wymaga "wyprzedzania" zmian albo sygnał pomiarowy jest zaszumiony, rezygnuje się z D i wybiera PI jako rozwiązanie stabilniejsze w praktyce.
Człon całkujący (I) jest często oznaczany jako blok całkowania, np. transmitancja 1/s lub symbol całki. Człon różniczkujący (D) bywa oznaczony jako s lub blok pochodnej. W rzeczywistych regulatorach D często ma filtr, więc może wyglądać jak pochodna z dodatkowym członem.
Ćwicz rozpoznawanie członów P/I/D na różnych schematach blokowych i w opisach funkcji regulatorów. Powtarzaj, jaki wpływ ma każdy człon na uchyb, przeregulowanie i czas ustalania. Dodatkowo rozwiązuj zadania, gdzie trzeba wskazać typ regulatora tylko na podstawie rysunku lub krótkiego opisu.
info

Około 53% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "Regulator PID rozpoznaje się po obecności trzech członów: proporcjonalnego (P), całkującego (I) i różniczkującego (D) w torze regulatora."

Źródła:

  • K.J. Åström, T. Hägglund, "PID Controllers: Theory, Design, and Tuning", Instrument Society of America, 2nd edition, 1995
  • K. Ogata, "Modern Control Engineering", Prentice Hall, 5th edition, 2010
  • Wikipedia: "PID controller" https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller - accessed 2026-02-28

Materiały:

  • Podręczniki z automatyki i teorii regulacji omawiające regulatory P/PI/PD/PID
  • Instrukcje producentów regulatorów i napędów (opisy bloków PID i parametrów nastaw)
  • Materiały dydaktyczne z czytania schematów blokowych i analizy pętli sprzężenia zwrotnego

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego