La guía completa para controlar un controlador PID

Nuestra guía completa le enseñará cómo usar un control PID. Explorar los métodos comunes de control para optimizar el rendimiento del sistema.

1. introducción

Los controladores proporcional-integral-derivativos (PID) son una piedra angular en el campo de la ingeniería de sistemas de control. Se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo HVAC, automatización industrial y robótica para lograr los resultados deseados. controlControladores PIDJuega un papel vital en la optimización del rendimiento y el mantenimiento de la estabilidad del sistema. El artículo explicará los puntos más finos del control PID, incluyendo las funciones integral, proporcional y derivada, así como proporcionar una guía a los métodos eficaces de control.

2. Comprensión del Control PID

Proporcional (P).

Este componente es a menudo abreviado "P" Y es responsable de generar una salida directamente proporcional con el valor de error. El parámetro de ganancia proporcional (Kp), que determina qué tan fuerte es la respuesta proporcional, es crucial. El sistema se volverá más sensible al aumentar la ganancia. El ajuste de la ganancia proporcionalmente demasiado alto puede conducir a oscile inestabilidad.

Integral I

Componente Integral (I) se utiliza para eliminar cualquier error de estado estacionque permanecen después del control proporcional. La ganancia Integral (Ki), que ajusta los errores acumulados con el tiempo para acercar la salida del sistema al punto de ajuste deseado, es una forma para el componente Integral. Una ganancia integral excesiva, sin embargo, puede hacer que el sistema sea lento o propenso a oscil.

Derivada (D)

Este componente derivado (abrevi" D ") predice el comportamiento futuro del error basado en la velocidad de su cambio. La ganancia derivada, abrevicomo Kd, ayuda a amortigulas oscilpara mejorar la estabilidad del sistema. El componente derivado es sensible al ruido, y puede conducir a un comportamiento inestable cuando no se ajusta correctamente.

3. Control de un controlador PID

Configuración inicial

Antes de iniciar el control, debe asegurarse de que no hay problemas mecánicos tales como componentes desgasto o uniones sueltas.

Inicializar PID a cero: inicia el control poniendo Kp, Ki y Kd a cero. Proporciona una base para el control de cada componente.

4. Control de ganancias proporcionales (P)

Aumentar el valor de P hasta que la salida del sistema comienza a oscilar: aumentar gradualmente la ganancia proporcional, Kp hasta que comienza a osci. El sistema está ahora respondiendo al control proporcional.

Reducir P a la mitad del valor que causó la oscilación una vez que el sistema comienza a osci, reducir la ganancia proporcional a la mitad del valor. Ayuda a lograr el equilibrio adecuado entre la estabilidad y la capacidad de respuesta.

Control de ganancia Integral I

Incremente I gradualmente para eliminar los errores de estado estacionario: incremente gradualmente la ganancia integral para corregir cualquier error de estado estacionario que permanezca. Es importante obtener la salida del sistema más cerca de su punto de ajuste deseado, sin crear oscilexcesivas.

Monitorear la respuesta del sistema y hacer ajustes según sea necesario: monitorear constantemente la respuesta del sistema a los cambios en la ganancia integral. Ajuste el sistema para obtener los resultados deseados evitando inestabilidades.

5. Control de ganancias derivadas (D)

Aumente D lentamente para amortigulas oscil: comience por aumentar la ganancia derivada (Kd). Esto reducirá las oscily aumentará la estabilidad del sistema. Este componente derivado puede usarse para contrarrestar y predecir cambios rápidos de errores.

Ajuste D hasta alcanzar la estabilidad deseada. Continuar ajustla derivada de ganancia, y el sistema exhiun comportamiento estable. Ajuste la ganancia derivada a un nivel apropiado. Un ajuste demasiado alto puede causar un comportamiento errático y aumentar el ruido.

6. Técnicas comunes de Control

Método de Ziegler-Nichols

Ziegler-Nichols es una técnica establecida para controlar controladores PID. Estos pasos son:

Cero las ganancias integral y derivada (Ki,Kd).

El sistema oscilará durante un período de tiempo sostenido cuando la ganancia se aumenta al máximo (Ku).

Calcular la ganancia de PID usando las fórmulas de Ziegler y Nichols.

«Cohen Coon Method» (en inglés).

Este método, que se basa en el enfoque Cohen-Coon, se puede usar para controlar controladores PID en particular para procesos que tienen un tiempo muerto significativo. Estos pasos son:

La prueba de bucle abierto es la mejor manera de averiguar qué curva de reacción de proceso tiene.

Calcular parámetros de proceso tales como constantes de tiempo y tiempos muertos.

Utilice las ecuaciones de afincohen-coon para encontrar la mejor ganancia de PID.

7. Prueba y Error

Ajuste iterativamente la ganancia del PID basado en el rendimiento del sistema. Es un enfoque práctico para sistemas complejos que son difíciles de modelar matemáticamente. Para encontrar el ajuste PID óptimo, comience con pequeños cambios y supervise la respuesta del sistema.

Consejos eficaces para controlar

Haga pequeños cambios: para evitar efectos drásticos del sistema, haga ajustes incrementales a las ganancias de PID.

Dé tiempo entre cambios: permita que el sistema tenga tiempo para reaccionar a cualquier ajuste antes de continuar.

Simuladores: Use simulaciones PID para entender y practicar los efectos de la ganancia de PID.

Es importante controlar un PID correctamente para lograr un rendimiento óptimo y la estabilidad del sistema. Entender la función de los componentes integrales, derivados y proporcionales, así como seguir métodos sistemáticos para el control, le permitirá controlar PIDs efectivamente. El sistema será más fiable y eficiente si las ganancias PID se monitorey ajustan continuamente.