Understanding PID Control Systems: Components, Working, and Applications (en inglés)

Aprender acerca deControl PIDSistemas, sus componentes, principios de trabajo, tipos, aplicaciones, ventajas y métodos de ajuste. Descubre cómo los controladores PID proporcionan un control preciso y estable en varias aplicaciones industriales.

1. introducción

Los sistemas de control proporcional, integral y derivado, o sistemas de control PID son un mecanismo de bucle de control de retroalimentación eficiente utilizado extensivamente en sistemas de control industriales. Su papel principal es mantener la salida deseada minimizando los errores entre el punto de ajuste y la salida real; Los controladores PID juegan un papel esencial en las aplicaciones de control de temperatura, presión y velocidad debido a sus habilidades de control precisas pero estables.

2. Componentes del sistema de Control PID

Un sistema de control PID comprende tres elementos primarios.

1. Componente proporcional (P) : este componente produce una salida proporcional a los valores de error actuales y ayuda a reducir los errores generales mediante la adaptación del control de salida en consecuencia; Este enfoque ayuda a minimizar los errores generales, pero no puede erradicar por completo el error de estado estacionario.

2.

Componente Integral (I) : este componente Integral acumula errores pasados con el tiempo y los integra para producir salida de control, mitigando eficazmente el error de estado estacionalterando la salida basada en acumulaciones de errores pasados acumulables.

3. Componente derivado (D) de darui: el componente derivado predice errores futuros basados en cambios a los errores actuales, ayudando a mejorar la estabilidad del sistema de control y los tiempos de respuesta al actuar como un efecto amortigu.

3. Principio de funcionamiento de los sistemas de Control PID

Los sistemas de control PID trabajan calculcontinuamente los valores de error como la diferencia entre el valor de consigna deseado y la salida real, usando términos proporcionales, integrales y derivados para minimizarlos. Un mecanismo de bucle de retroalimentación asegura que la salida retuna A su estado original de forma continua.

4. Tipos de controladores PID

Hay varios tipos de controladores PID, cada uno ofreciendo beneficios y aplicaciones específicas:

1. Controladores On/Off: estos controladores ofrecen soluciones simples pero robustas, proporcionando una capacidad completa On/Off basada en cualquier valor de error detectado, haciéndolos adecuados para sistemas donde un control preciso no es esencial.

2. Controladores proporcionales: los controladores proporcionalterla salida proporcionalmente con cualquier valor de error, proporcionando un mayor control que los controladores ON/OFF, pero todavía puede contener errores de estado estacion.

3. Controladores PID estándar: los controladores PID combinan componentes proporcion, integrales y derivados con el fin de entregar un control preciso pero estable, haciéndolos popularmente utilizados por las organizaciones industriales debido a su capacidad para eliminar errores de estado estable mientras aumenta la estabilidad del sistema.

5. Aplicaciones de sistemas de Control PID

Los sistemas de control PID tienen numerosos usos a través de las industrias:

1.

Control de temperatura: los controladores PID se utilizan comúnmente en sistemas de calefacción y refrigeración para lograr temperaturas consistentes mediante la adaptación de la salida de calentamiento o enfriamiento basado en cualquier desviación en las temperaturas deseadas.

2. Los controladores PID pueden mantener la presión: en procesos donde el control de presión es de vital importancia, los controladores PID ajustan su salida para mantener la presión deseada en los niveles correctos. 3.

Los controladores PID son esenciales: los controladores PID se emplean comúnmente en los sistemas de flujo de fluido para ayudar a manejar la velocidad de flujo ajustlas válvulas de acuerdo con cualquier discrepande velocidad de flujo que surja.

4. Control del Motor: los controladores PID son ideales para la regulación de la velocidad del Motor mediante el Control de entrada basado en indicadores de error como el motor's error de velocidad.

6. Ventajas de los sistemas de Control PID PID Control Systems

Ofrecen varios beneficios que las hacen atractivas opciones de inversión:

1. Estabilidad y precisión: los controladores PID ofrecen un control fiable ajustcontinuamente la salida en función de los errores detectados durante la salida de control en función de los valores de error. 2. Flexibilidad y fiabilidad: estos versátiles controladores se pueden utilizar en todas las aplicaciones para un rendimiento de control consistente.

Métodos de ajuste (controladores PID) ajustar un controlador PID implica ajustar sus ganancias proporcion, integrales y derivadas hasta que cumplan con los criterios de rendimiento deseados. Algunas técnicas comunes de afinación para controladores PID incluyen:

1. Método de Ziegler-Nichols: esta técnica consiste en poner tanto la ganancia integral como la derivada a cero, mientras que aumenta gradualmente la ganancia proporcional hasta que se produce la oscilación del sistema, con lo cual su ganancia máxima y período se pueden utilizar para calcular las ganancias PID.

2.

Métodos de afinación adicionales: otras técnicas de afincomo el método Cohen-Coon o prueba y error también se pueden utilizar para optimizar los controladores PID de acuerdo a las necesidades específicas de la aplicación.