How to Program a PID Controller: a Comprehensive Guide (en inglés).

1.Control PIDTeoría: entender la teoría

La teoría PID se basa en tres componentes: proporcional (P), integral (I), o derivada (D). Cada componente es crucial para el sistema.

El término "componente proporcional" Produce un resultado que es proporcional con el error. Este componente reduce el error total, pero puede no ser capaz de eliminarlo todo.

El término componente Integral se utiliza para dar cuenta de los errores pasados. Este término ayuda a eliminar los errores residuales que no pueden ser eliminados por los términos proporcionales.

* componente derivado: este término se utiliza para predecir errores futuros basados en la velocidad a la que cambian. Esto mejora la estabilidad del sistema y su tiempo de respuesta.

La ecuación PID se puede expresar matemde la siguiente manera:

$$

U (t) = K_p e(t) + K_i \int e(t)dt + K_d \fracde(t)dt

$$

Donde (u(t), es la salida del control, (e(t), es el error y (K_p), (K_i), y (K_d) son respectivamente las ganancias en proporción, integral y derivada.

2. Establecer el ambiente de desarrollo

Necesita configurar su entorno de desarrollo antes de poder programar un PID. Estos son los pasos a seguir:

1.

Elegir el lenguaje de programación: C, Python y Arduino son opciones populares.

2.

Elija la plataforma de hardware: las plataformas más comunes son Arduino o Raspberry Pi.

3.

Instale el software y las librerías necesarias. Instale el IDE de Arduino, y cualquier biblioteca relevante, si está usando Arduino.

3. Implementación del algoritmo PID

El algoritmo PID se implementa en varias etapas:

1.

Variables de inicialización: definir setpoint, ganancia de PID y Variables de proceso.

2.

Escribe el bucle de Control PID

* términos de Error de cálculo: (e(t), = "text" setpoint- "text" variable de proceso)

Calcular los términos proporcionales: (P = K_ptimes e(t).

Calcular la Integral: (I = K_i veces int E(t) Dt)

Calcular el término derivado: (D = K_d Times fracdet(t)dt)

Los términos PID se pueden resumir de la siguiente manera:

1.

Aplicación de salidas de Control: ajuste el sistema utilizando las salidas de Control.

Ajuste del controlador PID

Para lograr el mejor rendimiento, ajuste las ganancias K_i y K_d al valor deseado. Algunos métodos comunes son:

Método de Ziegler Nichols: esta es una técnica de afinheurística que da ganancias iniciales.

* consejos para uso práctico: ajuste primero la ganancia integral y luego la derivada. De forma iterativa probar y mejorar el rendimiento de los controladores.

Consideraciones para el uso práctico

Tenga en cuenta lo siguiente al implementar un control PID:

Utilice métodos anti-windup para evitar que el término integral se acumexcesivamente.

* términos derivados del filtrado: reducir el ruido mediante el uso de un filtro de paso bajo.

* estabilidad y robustez - probar el controlador en varias situaciones para asegurarse de que es estable y robusto.

Ejemplos de proyectos

A continuación se muestran dos ejemplos de controladores PID:

1.

Control de temperatura: utilice un PID para regular la temperatura de un sistema de calefacción.

2.

Control de velocidad del Motor: un controlador PID puede ser usado para controlar la velocidad de los motores de cc.

4. La conclusión del artículo es:

Entender la teoría de control, configurar un entorno de desarrollo, crear el algoritmo y ajustar el controlador PID son todos necesarios para programar un PID. Seguir estos pasos le permitirá diseñar e implementar controladores PID para diferentes aplicaciones.