Windup

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Con il termine windup integrale si fa riferimento a un'anomala sovraelongazione non lineare che può presentarsi nei controllori con azione integrale (ad esempio PID).

L'insorgenza del windup può verificarsi quando il comando di attuazione raggiunge dei valori massimi e minimi (detti di saturazione).

La saturazione può avvenire, ad esempio, quando un controllore PID ha come ingresso un gradino. In tal caso l'azione derivativa farà innalzare bruscamente il valore dell'uscita, e l'integratore inizierà ad accrescere il suo valore in uscita per via dell'errore non nullo. Quando il valore in uscita al controllore è tale da saturare il comando di attuazione, anche se l'uscita dell'integratore continuerà a crescere fin quando l'errore non diventerà nullo, il comando di attuazione rimarrà costante.

Se il sistema è stabile, dopo un dato intervallo di tempo l'errore diventerà nullo e l'integratore inizierà a scaricarsi, e fino a quando il valore di uscita non sarà inferiore alla saturazione (relativa all'attuatore), il segnale di controllo rimarrà costante. Questo fenomeno fa sì che il sistema, dopo aver raggiunto la condizione di errore nullo, si allontani in direzione opposta, creando un effetto di sovraelongazione dalle caratteristiche non lineari e un maggiore tempo di assestamento.

In realtà bisognerebbe considerare che una implementazione reale dell'integratore preveda anche per esso delle soglie di saturazione, dunque è sufficiente correlare le soglie di saturazione dell'integratore e dell'attuatore.