El mayor nivel de regulación es el control automático. Significa que el sistema se controla para que una o más variables físicas se mantengan en los parámetros prescritos. Un ejemplo de un sistema de este tipo puede ser un horno de gas - sistema controlado, que realiza el precalentamiento de material por razones de un tratamiento de superficie (por ejemplo, templado). El material suministrado al interior del horno debe calentarse a una temperatura específica y la temperatura del horno, los circuitos de regulación (control y regulación) deben mantenerse un cierto período de tiempo (punto de ajuste). La temperatura debe ser medida y su valor es controlado por la válvula de control (actuador) suministro de gas combustible. El sistema está controlado por uno o más de los parámetros medidos. Estos pueden ser de cualquier magnitud física: temperatura, presión, velocidad, potencia, voltaje, etc. La unidad de medición procesa el valor medido a la señal apropiada y la pasa al controlador. Dado que se trata de una transferencia de información desde el sistema, esta rama se llama retroalimentación. También entrar en el punto de referencia del controlador (valor). Este es el valor del parámetro regulado. La diferencia entre las señales de valor de referencia y la desviación de control de retroalimentación se evalúan. La señal de desviación de control entra en el bloque de control, su valor crea la entrada de control apropiada para el actuador. Sus actividades afectan al sistema de accionamiento y a sus parámetros.
El control es un proceso, que utiliza una retroalimentación para alcanzar el objetivo deseado (control de retroalimentación). El objetivo del control es alcanzar y garantizar el valor deseado de valor controlado (salida) (por ejemplo, temperatura ambiente, nivel de tanque) o el comportamiento de tiempo deseado (por ejemplo comportamiento de la temperatura de acuerdo al plan semanal o una temperatura en la habitación de acuerdo con las especificaciones). El valor deseado se debe asegurar siempre, también en caso de perturbaciones actuando sobre el sistema. Estas perturbaciones normalmente tienen una característica impredecible, por ejemplo, la pérdida térmica o aumento de calor en la sala climatizada (cambio de temperatura al aire libre, abertura de la ventana, en la pared y la insolación habitación, la presencia de personas o equipo eléctrico alimentado).
El esquema principal del sistema de control de retroalimentación se muestra en la figura anterior. La entrada de todo el sistema es un valor deseado (w) y su salida es el valor real (y). El elemento de sustracción evalúa un error e = w - y, que es la entrada a un controlador. El controlador procesa el error y emite una variable de control, que actúa a través de actuadores en el sistema controlado (planta). El controlador intenta minimizar el error, para el valor real y acercarse a la w deseada.
El PID es el tipo más utilizado de controlador. La propiedad común de P, PI y PID es la linealidad. En el caso del controlador proporcional (P), la variable de control es directamente proporcional al error.
La variable de control del controlador proporcional-integral (PI) es una suma de dos componentes - el proporcional (que es, así como en caso de controlador P puro, directamente proporcional al error), y uno integral, que es proporcional al valor acumulado del error, es decir, a su integral. La acción integral es capaz de llegar a error cero en algunos casos, en los que es imposible con controlador proporcional puro.
La salida (variable de control) del controlador proporcional-integral-derivativo (PID) contiene una derivada adicional. Debe "anticipar" el comportamiento y da una respuesta más rápida a cambios repentinos. Su desventaja es que amplifica el ruido de alta frecuencia, presente en la medición, lo que puede causar al azar una operación errática del sistema.
Hasta hace poco, los controladores PID se implementaban como circuitos analógicos, por lo general sobre la base de los amplificadores operacionales. Estos controladores ahora se implementan normalmente mediante software. El software se puede ejecutar en un microcontrolador, procesador de señal digital o un PLC en caso de aplicación industrial, o un ordenador personal ordinario.
Evalúa la expresión matemática
uk = p·ek + i·Σek + d·Δek
La integral del error es reemplazada por una suma secuencial de muestras de errores individuales en cada paso (Σek = Σek-1 + ek). La derivada se sustituye por un diferencial, la diferencia entre la muestra actual y la previa del error Δek = ek – ek-1.