Understanding PID Control: proportional-integral-derivatives Explained (en inglés)

Aprender lo queControl PIDY cómo funciona. Descubra los componentes del control PID, sus aplicaciones, ventajas y ejemplos del mundo real en esta guía completa.

1. introducción

El control PID (control proporcional — integral — derivado) es un elemento integral de la automatización industrial y el control de procesos, a menudo utilizado en combinación con sistemas de control de retroalimentación tales como controladores PID. Los controladores PID continuamente calculan un valor de error como la diferencia entre el valor de consigna deseado y los valores de variables de proceso medidos y ajustan las entradas de acuerdo a minimizar esta discrepanentre el valor de consigna objetivo y los valores medidos - a menudo calculcontinuamente los valores de error en el tiempo basado en la historia pasada o valores futuros predichos. Los controladores PID se han vuelto ampliamente adoptados en aplicaciones que van desde procesos industriales hasta dispositivos domésticos cotidianos debido a su simplicidad y eficacia.

2. Componentes de sistemas de Control PID

Control proporcional (P)

PID's componente de control proporcional produce valores de salida proporciona los valores de error actuales, determinados por ganancia proporcional o razón Kp. Si un error es grande, su corrección puede llegar a ser significativa, lo que ayuda a reducir los errores generales, pero tal vez no los eliminpor completo.

Ejemplo: en un sistema de control de temperatura, cuando las temperaturas caen por debajo de sus puntos de ajuste, los controles proporcionales aumentan la potencia de calentamiento en consecuencia para adaptarse a esta diferencia de temperatura.

Integral (I)

Control PID ' el componente integral s aborda los errores pasados sumando errores pasados y recientes con el tiempo; Su ganancia integral (Ki) determina una reacción basada en esta suma de errores recientes. La ganancia Integral también juega un papel Integral, y permite a los controladores PID eliminar efectivamente el error de estado estacionresidual no rectificable por control proporcional integrando gradualmente los errores con el tiempo, eventualmente eliminlos por completo y regresar su proceso de nuevo en equilibrio sin errores de estado estacionresiduales a nivel de error cero.

Ejemplo: dentro de un sistema de control de temperatura, si las temperaturas permanecen constantemente por debajo de sus puntos de ajuste, el control integral aumentará gradualmente la potencia de calentamiento con el fin de eliminar errores en el estado estacionario y corregirlos con el tiempo.

Derivada (D) PID control&#La componente derivada 39;s predice errores futuros basados en su tasa de cambio; Kd determina su respuesta. El derivado amortigua la respuesta del sistema al reducir el rebasy mejorar la estabilidad mientras actúa como control de anticipación para suavilos cambios más suavemente.

Ejemplo: dentro de un sistema de control de temperatura, cuando las temperaturas se acercan rápidamente a su temperatura de punto de ajuste, el control de derivpuede reducir la potencia de calentamiento con el fin de evitar el exceso de disparo y evitar que se desarrolle una situación de exceso de disparo.

3. Cómo funciona PID

 El control mes PID opera a través de un mecanismo de retroalimentación. Un controlador mide continuamente las variables de proceso contra sus valores de punto de ajuste para calcular los errores que resultan de la desviación de estas mediciones; Aplican cálculos proporcionales, integrales y derivados sobre este error para derivar la salida que ayuda a ajustar los procesos mientras minimilos niveles de error.

4. Ejemplo del mundo Real

 Considere un sistema de control de crucero en un coche: el punto de ajuste representa la velocidad deseada, mientras que la variable de proceso es la velocidad real. Un controlador PID ajusta la posición del acelerpara mantener la velocidad deseada compensando los cambios en la inclinación de la carretera u otros factores que afectan la velocidad real.

Los controladores PID se han vuelto ubicuos en varias industrias debido a su versatiy eficacia, encontrando numerosos usos en muchos entornos. Aquí hay algunos ejemplos populares:

* aplicaciones industriales: los controladores PID se han convertido en un elemento esencial en los sistemas de control de temperatura, velocidad del motor, presión y flujo que requieren una gestión precisa. y#39; son esenciales en procesos en los que debe mantenerse un control preciso.

5. Ventajas del Control PID

* aplicaciones cotidianas: en dispositivos domésticos, los controladores PID se pueden encontrar en termostats, hornos y refrigerpara mantener eficientemente las temperaturas deseadas. Garantizan que estos aparatos tengan entornos de calentamiento óptipara evitar un aumento o descenso prematuro de la temperatura en estos entornos.

* robótica: el control PID puede ayudar a asegurar un movimiento y posicionamiento preciso dentro de los brazos robóticos y vehículos autónomos, ayudando a mantener la estabilidad y precisión mientras se mantiene la seguridad de los usuarios.

El Control PID tiene numerosas ventajas

PID control ofrece numerosas ventajas que lo hacen una solución preferida en muchas aplicaciones:

* precisión y precisión: los controladores PID ofrecen un control preciso modificando continuamente procesos basados en valores de error.

* estabilidad y eficiencia: mediante el uso de control proporcional, integral y derivado en conjunto para producir una respuesta optimique minimiel tiempo de rebasy ajuste, nuestro sistema garantiza una operación estable que cumple con las expectativas con la eficiencia.

* automatización y minimidel Error humano: los controladores PID automatizan el proceso de control, eliminando la intervención manual al mismo tiempo que minimiel Error humano.

6. conclusión

PID significa proportional-integral-derivcontrol, un concepto esencial en automatización y control de procesos que comprende tres componentes que trabajan en conjunto para minimizar el error mientras se cumple el punto de ajuste deseado. Los controladores PID se han hecho populares debido a su precisión, estabilidad y eficiencia en muchas aplicaciones - esta tendencia promete nuevos desarrollos con sistemas de control adaptativos e inteligentes convirtiéndose en el futuro de los sistemas de control PID.