Mathematical methods for verification of microprocessor-based PID controllers for improving their reliability

Proportional-Integral-Derivative (PID) control is the most common control algorithm used in industry. The extensive use of electronics and software has resulted in the situation where the digital PID controller using a microprocessor as well as its software implementation replaces existing pneumatic, mechanical and electromechanical solutions. The reliability of the software system is assured by detection and removal of errors that can lead to failures. The paper presents mathematical methods for verification and testing of microprocessor-based PID controllers that can be used to increase the reliability of the system. The presented methodology explores the concept of testing with a model as an oracle.

---

Regulator PID (regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący) jest najbardziej rozpowszechnionym i najczęściej stosowanym typem regulatora w przemyśle. Intensywny rozwój elektroniki i informatyki spowodował, że cyfrowe regulatory PID budowane na bazie mikroprocesora z odpowiednim oprogramowaniem zastąpiły dotychczasowe rozwiązania pneumatyczne, mechaniczne i elektromechaniczne. Zagwarantowanie niezawodności układu elektronicznego z oprogramowaniem polega między innymi na wykrywaniu i usuwaniu błędów, które mogą prowadzić do awarii. W pracy przedstawiono matematyczne metody weryfikacji mikroprocesorowych regulatorów PID mające na celu wykrycie błędów w systemie i w konsekwencji zwiększenie jego niezawodności poprzez zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia awarii. Metody testowania opierają się na tak zwanym podejściu modelowym, to znaczy, wykorzystują model systemu jako wzorzec zachowania.