Τι είναι το PID, πόσο σημαντικό είναι και πώς το ρυθμίζουμε

Τα αρχικά P I D προκύπτουν από τα Proportional Integral Derivative ή αναλογικός, ολοκληρωτικός, διαφορικός  έλεγχος. To PID έχει πολλές εφαρμογές αλλά εμείς θα αναφερθούμε στη εφαρμογή του από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές, οι οποίοι το χρησιμοποιούν για τον έλεγχο της θερμοκρασίας τόσο στην nozzle όσο και στο Bed.

Κάθε σύστημα ελέγχου (για παράδειγμα το σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας) μεταφράζεται σε μια συνάρτηση μεταφοράς. Η συνάρτηση μεταφοράς του PID ελεγκτή χρησιμοποιεί τις μεταβλητές Kp, Ki και Kd.

H μεταβλητή Kp αφορά τον χρόνο ανύψωσης της θερμοκρασίας, το Ki εξαλείφει το σφάλμα (αριθμός ταλαντώσεων μέχρι την ισορρόπηση της θερμοκρασίας) και το Kd αυξάνει την σταθερότητα του συστήματος.

Ένας σωστά καλιμπραρισμένος – ρυθμισμένος εκτυπωτής όσον αφορά το PID έχει την δυνατότητα να σταθεροποιεί την θερμοκρασία του ανεξαρτήτως τις εξωτερικές συνθήκες. Είναι εξαιρετικά σημαντικό οι θερμοκρασίες της nozzle και του Bed να είναι σταθερές διότι οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας κατά την εκτύπωση μπορούν να προκαλέσουν αρκετά προβλήματα που μπορούν είτε να μειώσουν την ποιότητα εκτύπωσης ή ακόμη και να την καταστρέψουν.

Διάγραμμα θερμοκρασίας χωρίς σωστή ρύθμιση PID

Διάγραμμα θερμοκρασίας με σωστή ρύθμιση PID

Πως ρυθμίζουμε το PID.

Οι εκτυπωτές που χρησιμοποιούν το Marlin ως firmware για να ρυθμίσουν το PID χρειάζονται πρόσβαση στο Terminal του εκτυπωτή. Πολλοί εκτυπωτές έχουν επιλογή Terminal στο μενού τους ενώ όσοι δεν διαθέτουν τέτοια επιλογή μπορούν να αποκτήσουν πρόσβαση στο Terminal είτε μέσω Octoprint είτε μέσω εφαρμογής σε υπολογιστή όπως το Pronterface.

Μόλις αποκτήσουμε πρόσβαση στο Terminal για την ρύθμιση του PID της nozzle χρησιμοποιούμε την εντολή:

M303 E0 C8 S210

Η εντολή M303 ονομάζεται η διαδικασία αυτόματης ρύθμισης  του PID (PID Autotune)

Η μεταβλητή E καθορίζει το θερμαντικό στοιχείο που θέλουμε να πραγματοποιήσουμε την αυτόματη ρύθμιση ενώ το 0 αντιστοιχεί στην αντίσταση της nozzle.

Η μεταβλητή C8 αφορά τον αριθμό τον κύκλων – φορών θέρμανσης που θα πραγματοποιήσει το Marlin για την εύρεση των μεταβλητών  Kp, Ki και Kd

Η μεταβλητή S210 αφορά την επιθυμητή θερμοκρασία για την οποία θέλουμε να βρούμε τις μεταβλητές.

Συνεπώς για την ρύθμιση του Bed με 8 κύκλους και επιθυμητή θερμοκρασία τους 60 βαθμούς κελσίου εκτελούμε την εντολή:

M303 E-1 C8 S60

Όταν ολοκληρωθεί η διαδικασία, τα αποτελέσματα που παίρνουμε έχουν την παρακάτω μορφή:

Clasic PID

Kp: 38.04

Ki: 2.35

Kd: 147.63

Για την αποθήκευση των αποτελεσμάτων στην EEPROM χρησιμοποιούμε την εντολή M500, με την εντολή M501 μπορούμε να φορτώσουμε τα ήδη αποθηκευμένα αποτελέσματα από την EEPROM, ενώ με την εντολή M502 μπορούμε να επαναφέρουμε τις αρχικές ρυθμίσεις.