A comprehensive Guide to the implementation of A PID controller (en inglés)
Esta guía completa le enseñará cómo configurar unControlador PID.
Entender el diseño y las técnicas de ajuste para un rendimiento óptimo es importante en varias aplicaciones.
2. Comprensión del Control PID
El sistema de control de retroalimentación PID es popular porque combina tres componentes: proporcional, integral y derivado. El sistema de control PID es versátil porque cada componente tiene su propia contribución única a la acción global.
Control proporcional: el componente que ajusta la salida en proporción al error (la diferencia entre el punto de ajuste deseado y las variables de proceso reales) es. El controlador#39;s la respuesta es determinada por la ganancia proporcional, KpK_p.
Control Integral: este componente suma los errores en el tiempo y corrige cualquier estado estaciono o errores persistentes. La ganancia Integral (KiK_i), que se basa en el error acumulativo, influye en las correcciones.
Derivada de Control: considerando la tasa de cambio de error, el componente derivado puede predecir la tendencia en el futuro. La ganancia derivada KdK_d ayuda a amortigula respuesta del sistema y reducir los excesos y oscil.
La ecuación PID se puede expresar matemde la siguiente manera:$$U(t), = K_i + K_iint e (t)dt, + K_dfracddt e (t)dt$$
El error es e(t).
3. ¿Cuáles son los componentes y herramientas necesarias?
Necesitará las siguientes herramientas y componentes para implementar un controlador PID:
Controlador PID Hardware/Software: incluye controladores PID comerciales, o PLC y microcontroladores hechos a medida.
Sensores los sensores precisos son necesarios para monitorizar variables como temperatura, presión o posición.
Activadores: activadores como motores, calentadores o válvulas realizan la acción de control deseada en función de la salida del controlador.
Para procesar los datos del sensor, y para implementar los algoritmos PID, se requiere un microcontrolador /PLC.
4. El método paso a paso
Configuración del sistema
Comience por definir sus setpoints y variables para la aplicación. Elija sensores y actuadores adecuados para su sistema. El rendimiento del controlador depende de la precisión y fiabilidad de los datos proporcionados por los sensores.
2. Diseño del controlador PID
Calcular las ganancias derivadas e integrales es parte del diseño de un PID. Las ganancias son lo que determina la estabilidad y la capacidad de respuesta del controlador. Las ganancias se pueden calcular utilizando diferentes métodos como Ziegler Nichols o software como MATLAB.
3. Afinel controlador PID
El proceso de ajuste es crucial para lograr el máximo rendimiento. Ziegler Nichols es uno de los muchos métodos que se pueden usar para ajustar las ganancias del PID. El método de Ziegler-Nichols es una forma común de ajustar las ganancias de PID. Implica ajustar las ganancias iniciales, causando oscily luego afinlos valores.
Las consideraciones para la afinación son:
Prevenir el saque de derivada: asegúrese de que el componente derivado no se golpee#39;t causar cambios repentinos en el control de salida.
Integrador de sujeción: limitar el componente integral con el fin de evitar la acumulación excesiva de errores.
4.4. Pruebas y validación
Para observar el rendimiento del controlador, simularlo en una configuración controlada. Validar el controlador con datos del mundo real para verificar que cumple con las especificaciones deseadas. Pruebe el controlador usando diferentes escenarios.
5. Ejemplo de uso práctico
Implementación de PID en Arduino puede utilizar Arduino para implementar controles PID para aplicaciones de control de temperatura. Arduino&#La biblioteca PID 39;s hace que sea fácil establecer la salida y definir el valor deseado.
Controladores PID en automatización Industrial: los controladores PID se utilizan en automatización Industrial para regular la presión en tuberías. Los controladores PID se pueden implementar usando PLCs para asegurar un control preciso y una integración perfecta en los sistemas de automatización existentes.
6. La conclusión del artículo es:
Para lograr el mejor rendimiento, un sistema de control PID requiere una comprensión profunda de todas sus partes y un ajuste cuidadoso. Los controladores PID, cuando se usan correctamente, pueden mejorar la precisión y eficiencia de muchos procesos automatizados. En el futuro, puede ser necesario explorar estrategias de control avanzadas como el control predicpor modelo y los controladores PID adaptativos.