Understanding PID Controllers: What Does PID Stand for in PID Controller? (en inglés).

Descubre qué significa PID en los controladores PID y cómo cada componente — proporcional, Integral y derivado — contribuye a sistemas de control efectivos. Aprenda sobre sus funciones, métodos de ajuste y características avanzadas en esta guía completa.

  1. Introducción a los controladores PID

Controladores PID Un controlador PID (proportional-integral-deriv) es un elemento esencial en los sistemas de control, utilizado ampliamente en la automatización industrial y aplicaciones de ingeniería. Este componente mide el error como la diferencia entre el punto de ajuste deseado y los valores medidos de las variables del proceso mediante la aplicación de factores de corrección proporcion, integrales y derivados según sea necesario - este mecanismo asegura que la salida del sistema siga la trayectoria deseada mientras se mantiene estable con un rendimiento óptimo y una estabilidad óptima.

  2. Componente proporcional (P)

A PID controller& (en inglés) (en inglés)#39;s componente proporcional, también conocido como su ganancia proporcional o componente proporcional de salida (Kp), produce salida proporcional con el valor de error actual y Kp determina la magnitud de respuesta a los errores; Mayores ganancias proporcionales tienden a proporcionar una mayor corrección para los errores individuales que ayuda a mejorar el tiempo de respuesta; Sin embargo, si existe una ganancia proporcional demasiado grande podría causar inestabilidad y oscildentro del sistema.

Prácticamente, los controles proporcionayudan a minimizar el error pero no pueden erradicarlo por completo. Por ejemplo, en los sistemas de control de temperatura que utilizan controles proporcionales para gestionar las temperaturas, los controles proporcionpodrían ajustar la potencia de los elementos calefactores de acuerdo con las diferencias de temperatura entre los ajustes deseados y reales; Sin embargo, los errores residuales conocidos como errores de estado estacionario permanecen.

  3. Componente Integral (I) del controlador PID

A PID controller's integral (I) aborda los errores de estado estable mediante la integración gradual de errores en el tiempo, mientras que su ganancia integral (Ki) determina su contribución a la salida del controlador. Al resumir los errores pasados, su acción integral asegura que la salida continúe aumentando hasta que todos los errores hayan sido eliminados de ella.

La acción Integral puede ser particularmente útil en sistemas en los que el control proporcional por sí solo no puede proporcionar la precisión deseada, por ejemplo, un sistema de control de la velocidad del motor; Aquí, la acción integral ayuda a ajustar la entrada de un motor para mantener las velocidades deseindependientemente de las perturbaciones o cambios de carga.

Componente derivado A PID controller&#La componente derivada 39;s predice errores futuros basados en su tasa de cambio; La ganancia derivada (Kd) mide cómo esta contribución contribuye a la producción; El uso de componentes derivados puede amortigula respuesta del sistema mientras disminuye el rebasy mejora la estabilidad.

Las aplicaciones prácticas de la acción derivada son efectivas cuando los errores rápidos deben ser contrarrestados rápidamente; Tales como sistemas robóticos de control de brazos. Un componente derivado puede ayudar A suaviel movimiento, evitando paradas repentinas y asegurando un posicionamiento preciso.

  4. Combinando componentes P, I y D

La verdadera fuerza de un controlador PID radica en que sus tres componentes trabajan en conjunto para proporcionar una solución robusta. Cada parte aborda diferentes aspectos de control para una amplia variedad de aplicaciones: proporciona respuestas inmediatas proporcionalmente cuando surgen errores, elimina los errores de estado estaciony la derivada mejora la estabilidad y los tiempos de respuesta.

Los controladores PID ofrecen varias ventajas sobre otros tipos de controladores. Su enfoque equilibrado proporciona un control preciso pero estable, y PID's fácil implementación y ajuste los hacen opciones populares en todas las industrias, incluyendo la fabricación, automotriz y aeroespacial.

  5. Afinun controlador PID

Afinar un controlador PID implica ajustar ganancias proporcion, integrales y derivadas hasta que alcancen el rendimiento deseado del sistema. Ajustar correctamente para un control óptimo es crítico ya que ajustes incorrectos podrían resultar en un mal rendimiento o inestabilidad; Hay varias estrategias de afinación tales como afinación manual, método de Ziegler-Nichols o herramientas basadas en software para afinación PID que puede utilizar para obtener resultados óptide afinación.

El ajuste Manual implica ajustar manualmente las ganancias en función de cómo responde su sistema, lo que requiere una comprensión de su dinámica. Para un enfoque sistemático de ajuste usando reglas específicas para establecer ganancias basadas en la respuesta oscilatoria de su sistema. Las herramientas basadas en software, como las que se encuentran en MATLAB y Simulink, ofrecen opciones de ajuste automatizadas que simplifican este proceso al mismo tiempo que ofrecen resultados precisos.

Los controladores PID pueden ser mejorados con características avanzadas para mejorar su rendimiento en aplicaciones específicas. Una de estas mejoras es anti-windup, que evita que los términos integrales se acumulen en exceso cuando se ha producido la saturdel actuador y por lo tanto ayuda a evitar grandes excesos, mientras que la mejora de la respuesta a grandes perturbaciones.

La transferencia sin Bumpless, una característica avanzada, proporciona un cambio suave entre los modos de control manual y automático en sistemas donde la intervención manual puede ser necesaria durante operaciones específicas. It's especialmente útil para sistemas en los que debe realizarse una intervención manual para determinadas operaciones.

  6. Controladores PID

 Vienen en varias formas, como proporcional-integral (PI) y proporcional-derivada (PD), respectivamente. Mientras que los controladores PI son mejores para sistemas que no necesitan acción derivada, mientras que los controladores PD se adaptan a aplicaciones de acción integral. Además, ciertos controladores PID vienen equipados con filtros en el término derivado para reducir la sensibilidad al ruido.