Cómo encontrar (K_p), (K_i), y (K_d) en un controlador PID: ¿Una guía comprensiva

Aprenda cómo encontrar (K_p), (K_i), y (K_d) en un controlador PID con nuestra guía completa. Entender los roles de las ganancias proporcionales, integrales y derivadas, y explorar varios métodos de ajuste para lograr un rendimiento óptimo del sistema.

1. introducción

El artículo a continuación le guiará a través de la búsqueda de los parámetros y explicar su significado.

2. Comprensión de los parámetros PID

La ganancia proporcional de (K_p).

La ganancia proporcional (K_p), también conocida como ganancia en proporción, es una medida de la respuesta al error. La ganancia proporcional ((K_p)) se utiliza para determinar la reacción del error actual. Valores más altos (K_p), pero menos estables, resultan en una reacción agresiva. Esto puede reducir rápidamente los errores. En un sistema que controla la temperatura, por ejemplo, aumentar el (valor K_p) puede hacer que responda más rápidamente a los cambios de temperatura, pero un valor demasiado alto puede causar oscil.

Ganancia Integral ((K_i))

La ganancia Integral (K_i) es la suma de todos los errores pasados. La ganancia integral ayuda a eliminar los errores residuales en el estado estacionque no pueden ser eliminados por los términos proporcionales. Demasiada acción integral, sin embargo, puede causar oscily sobredisparo. El (K_i), en un sistema de control de velocidad, compenlos errores persistentes para mantener la velocidad deseada.

Ganancia derivada ((K_d))

Ganancias derivadas ((K_d')) son una manera de predecir errores futuros basados en la tasa de cambio. Esta acción de amortigureduce el desbory mejora la estabilidad. Sin embargo, un derivado excesivo puede causar que el sistema sea demasiado sensible. En un sistema de control de posición, por ejemplo, el (K_d), ayuda a suaviel movimiento, reduciendo la posibilidad de que el objetivo se sobrepase.

Configuración inicial

Antes de empezar a ajustar los parámetros PID asegúrese de que todos sus sensores y actuadores funcionan correctamente. Establece el valor inicial de (K_i), (K_p) y (K_d), a cero. La línea de base le permite observar cómo responde el sistema sin tener que tomar ninguna acción. Antes de ajustar un brazo robot, por ejemplo, asegúrese de que todos los sensores y las articulaciones funcionan correctamente.

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3. Métodos de afinación

Ajuste Manual

Los valores (K_i), (K_d), y (K_p) se ajustan manualmente en función de cómo responde el sistema. Aumenta el valor de (K_p), hasta que veas las oscil. Ajuste el valor de (K_i), para eliminar errores de estado estacionario, y luego ajuste fino (K_d), para mejorar la estabilidad y reducir el overshoot. Requiere paciencia y una comprensión de cómo se comporta el sistema. En un sistema de calentamiento, por ejemplo, aumentar (K_p), hasta que la temperatura oscile, añadir (K_i), para corregir errores de estado estacion, y ajustar (K_d), para suavila respuesta.

Método de Ziegler-Nichols

Ziegler-Nichols es un método extremadamente popular de afinación que ofrece un enfoque sistematizado. El valor (K_p debe incrementarse hasta que las oscilsean constantes. No el valor de ganancia crítico ((K_c),) ni el tiempo de oscilación ((P_c). Calcula los parámetros PID usando estos valores y fórmulas predefinidas. Es un buen método, pero puede no ser adecuado para todos los sistemas. En un sistema que controla el flujo, por ejemplo, el método de Ziegler Nichols se puede utilizar para determinar los valores iniciales (K_i), (K_p), y (K_d), y afinados en función del rendimiento del sistema.

4. Software útil

Varios programas y simuladores están disponibles para ayudar con el ajuste del PID. Puede usar estas herramientas para simular la configuración de PID y modelar su sistema para determinar los mejores parámetros. MATLAB y Simulink son ejemplos. Las herramientas de Software son una gran manera de ahorrar tiempo, mientras que la entrega de resultados más precisos. Puede, por ejemplo, usar MATLAB en una automatización industrial para probar la respuesta del sistema a varios parámetros PID, y luego encontrar los mejores parámetros, sin tener que probar físicamente cada uno.

Consejos prácticos

Se pueden hacer y observar pequeños ajustes a los parámetros PID. La inestabilidad puede ser causada por grandes ajustes. Para evitar cambios abrupten la estabilidad de un sistema que controla la presión, puede hacer pequeños ajustes (K_p), K_i), o K_d y monitorear la respuesta.

* evitar errores comunes: establecer el valor de (K_i), demasiado alto puede conducir a un exceso excesivo. Un alto (K_d), por otro lado, puede causar que el sistema sea demasiado sensible. En un sistema de control de velocidad, valores altos de (K_i), pueden conducir al rebasde la velocidad deseada. Los valores altos (K_d) también pueden causar inestabilidad.

Puede ajustar los parámetros de su sistema para adaptarse a las aplicaciones específicas una vez que y#39;ve consiguió un estable. Un sistema de control de temperatura, por ejemplo, puede necesitar diferentes ajustes de un sistema de control de posición. Es posible que necesite ajustar la configuración de los parámetros PID en un sistema de control de temperatura para mantener una temperatura constante mientras minimilas oscily el exceso.

La conclusión del artículo es:

5. conclusión

Es importante entender el sistema del controlador PID, y sus efectos en cada parámetro. Usted puede obtener el mejor rendimiento y estabilidad siguiendo estos métodos. Para mantener el comportamiento deseado, debe monitorear y ajustar el sistema continuamente. Supervisar el rendimiento de un sistema de control industrial y hacer ajustes a los parámetros PID si es necesario.