Tuning a PID controller: a Step-byStep Guide to Optimal Performance (en inglés)

1. introducción

Comprensión de los componentes PID

El sistema de control PID consta de 3 componentes principales: el control proporcional (P), el control Integral (I) y el control derivado (D). Cada uno de estos componentes desempeña un papel específico en el proceso de control:

Control (P) proporcional: Este componente ajusta las señales de control en proporción a los valores de error. Esto proporciona una respuesta inmediata a los errores, reduciendo la desviación. Sin embargo, confiar únicamente en controles proporcionpuede resultar en un error de estado estacionario y oscil.

Control Integral (I): Al integrar los valores de error en el tiempo, el componente integral supera las limitaciones asociadas con el control proporcional. El componente integral resume los errores continuamente, asegurando que el sistema alcanza su punto de ajuste y eliminando cualquier error en estado estacionario. Sin embargo, una integral excesiva puede hacer que el sistema sea lento y oscilatorio.

Derivada de Control (D) : Este componente utiliza la velocidad a la que cambia el error para predecir errores futuros. Esta amortigumejora la estabilidad del sistema y reduce el desbor. El control de deriv, sin embargo, puede aumentar el ruido y causar un comportamiento errático.

2. Configuración inicial

Es importante comprobar la condición de todas las partes mecánicas y eléctricas antes de ajustar el PID. Los problemas de Hardware pueden afectar el rendimiento y la sintonía de laControlador PID. Después de que se ha verificado que el sistema funciona correctamente, los valores iniciales de PID se establecen en P=0 I=0 y D=0. La configuración de base permite un ajuste sistemático de cada componente.

3. Afinación proporcional

Primero, ajuste la parte proporcional de un PID. Es importante determinar el valor de P que proporcionará una respuesta estable, sin oscilexcesivas. Estos pasos deben seguirse:

Aumente el valor de P: Elevar gradualmente los valores proporcionales hasta que el sistema comience a oscilar. A medida que aumenta el valor p se observa el comportamiento del sistema.

Calcular el punto de oscilación: Localice el punto de oscilación del sistema. Esto indica que la ganancia en proporción es demasiado grande para una operación estable.

Valor p reductor: Baje el proporcional al medio punto de oscilación. La reducción en el valor de P ayuda a lograr un equilibrio entre la estabilidad y la respuesta.

4. Afinación ntegral

Después de ajustar el componente proporcional, ajuste el componente integral. La acción Integral asegura que el sistema alcanzará el punto de ajuste deseado y elimina errores en el estado estacionario. Estos pasos deben seguirse:

Valor de aumento I: Aumente el valor integral con pequeños pasos. Observen la reacción del sistema.

Ajuste del punto de ajuste: Cambie el valor de ajuste y observe cómo reacciona el sistema. Es importante alcanzar un tiempo de respuesta deseable evitando oscilexcesivas o rebasamiento.

Valor: Continúe afinando el valor integral, hasta que alcance el punto de ajuste deseado. Evite introducir lentitud e inestabilidad.

Afinación derivada

Ajustar el componente derivado es el paso final para ajustar un PID. Esta acción derivada aumenta la estabilidad del sistema mientras reduce el rebas. Estos pasos deben seguirse:

Aumente el valor D: Elevar gradualmente la derivada. Observe el efecto sobre la amortiguación y la estabilidad del sistema.

Estabilidad del Monitor: Controlar la estabilidad del sistema, y reducir el overshoot. Es importante tener una buena respuesta de amortiguque no aumente el ruido.

Ajuste el valor D: Sólo el valor derivado para la estabilidad deseada. Tenga en cuenta la posibilidad de amplificación del ruido.

5. Ajuste fino

El siguiente paso después de ajustar los componentes individualmente es ajustar el controlador PID como una unidad. El proceso incluye pruebas iterativas y ajustes para alcanzar un rendimiento óptimo. Estos pasos le ayudarán a:

Ajustes de iteración: Ajuste los valores PID incrementalmente y supervise el system's performance.

Diferentes escenarios: Pruebe el controlador en diferentes situaciones, como cambiar el punto de ajuste y añadir pasos de carga. Evaluar cómo reacciona el sistema a los cambios.

Alcanzar el rendimiento deseado: Ajuste los valores PID al nivel de rendimiento deseado. El proceso podría requerir varias iteraciones.

La afinación de un sistema de control PID es un proceso importante que exige un método sistemático y una observación cercana. Puede optimizar el rendimiento de su sistema de control mediante la comprensión y el uso de los componentes integral, derivada y proporcional. Es importante iterar y probar los valores de PID para varios escenarios. Los controladores PID que se ajustan correctamente juegan un papel importante en la fiabilidad y eficiencia de los procesos industriales.

Esta guía comprensiva le enseñará cómo afinar un controlador PID. Comprender el papel de los componentes proporcionales, integrales y derivados y seguir instrucciones paso a paso para obtener el máximo rendimiento y estabilidad.