PID-Tuning-Rechner | PrintCalcLab

PID-Parameter (Kp, Ki, Kd) für 3D-Drucker-Hotend nach Ziegler-Nichols berechnen.

Ein Hotend, das beim Einschalten des Teile-Kühlgebläses überschwingt, schwingt oder 10 Grad einbricht, braucht meistens keine neue Hardware, sondern neue PID-Gains. Dieser Assistent berechnet Hotend-PID-Parameter nach der Ziegler-Nichols-Methode aus zwei Messungen der natürlichen Oszillation des Heizers (kritische Verstärkung und Schwingungsperiode) und gibt die genaue M301-G-Code-Zeile aus, die in Marlin-basierten Firmwares angewendet wird.

Wie es funktioniert

Ziegler-Nichols-Klassiktuning setzt Kp = 0,6 × Ku, Ki = 2Kp ÷ Tu, Kd = Kp × Tu ÷ 8. Ku ist die kritische Verstärkung, bei der die Temperatur in stabilen Schwingungen verbleibt; Tu ist die Periode dieser Schwingungen in Sekunden. Mit Standard-Eingaben Ku = 2,5 und Tu = 12 s ergibt sich Kp = 1,50, Ki = 0,25, Kd = 2,25 — ausgegeben als M301 P1.50 I0.25 D2.25. Null- oder Negativwerte werden vollständig abgelehnt, damit keine G-Code-Zeilen mit undefinierten Gains erzeugt werden.

Häufig gestellte Fragen

Was sind Ku und Tu, und wie finde ich sie?

Ku ist die reine Proportionalverstärkung, bei der die Hotend-Temperatur in stabilen gleichmäßigen Schwingungen bleibt; Tu ist die Periode dieser Schwingungen in Sekunden. Experimentell ermitteln: Proportionalverstärkung erhöhen, bis anhaltende Schwingungen auftreten, dann einen ganzen Zyklus zeitnehmen.

Wie unterscheidet sich das von M303-Autotuning?

M303 lässt die Firmware das Schwingungsexperiment selbst durchführen und die Gains automatisch ausgeben. Dieser Rechner ist dazu da, die Ziegler-Nichols-Berechnung transparent anzuwenden, wenn Ku und Tu bereits bekannt sind oder das Ergebnis eines Autotunings verstanden und überprüft werden soll.

Was macht jeder PID-Term tatsächlich?

Der Proportionalterm reagiert auf den aktuellen Temperaturfehler, der Integralterm akkumuliert anhaltende Fehler zur Beseitigung von Steady-State-Drift, und der Differentialterm dämpft die Änderungsrate zur Unterdrückung von Überschwingen. Ziegler-Nichols balanciert alle drei nur aus zwei Schwingungsmessungen.

Ist nach Hardware-Änderungen eine Neuabstimmung erforderlich?

Ja — neue Heizkartuschen, Thermistoren, Düsen oder Silikonbuchsen verändern die Wärmeantwort, ebenso wie signifikant unterschiedliche Teile-Kühlluftzufuhr. Immer dann neu abstimmen, wenn anhaltende Schwingungen oder anhaltender Over-/Undershoot bei Drucktemperatur auftreten.