Understanding the derivatives Term in PID Controllers: Evaluation and Applications (en inglés)

Descubre cómo el término derivado enControladores PIDEvalúa la tasa de cambio de error, sus beneficios, desafíos y aplicaciones prácticas en sistemas de control industrial. Aprenda cómo mejora la estabilidad y reduce el overshoot.

  1. Introducción a los controladores PID

Los controladores PID, también conocidos como controladores proporcionales, integrales y derivados, son elementos esenciales en los sistemas de control industriales, utilizados para lograr la salida deseada mediante el ajuste de los controles de entrada. Cada término en un controlador PID -- proporcional (P), Integral (I), y derivado (D)-- sirve a su propio propósito de mantener la estabilidad y el rendimiento del sistema: proporcional dirige los errores actuales mientras que Integral mira hacia atrás mientras que derivada evalúa los errores de cambio de velocidad mientras ofrece acciones predictivas que aumentan la velocidad de respuesta en los sistemas industriales.

  2. Entender el término derivado

A PID controller& (en inglés)#39;s término derivado sirve para predecir futuros errores basados en su tasa de cambio; Matemáticamente esto se expresa como la derivada del error con respecto al tiempo. It's crucial para sistemas en los que las fluctuaciones rápidas podrían causar inestabilidad o rebasamiento; Al tener en cuenta la rapidez con que cambian los errores, este término actúa como un agente de amortiguque ayuda a suavirespuesta a la vez que limita las oscilexcesivas y la oscilación.

  3. Término derivado en Control PID

El término derivado sirve para evaluar la tasa de cambio de error. Esta capacidad predictiva permite a los controladores anticipar futuros errores y adaptar la salida en consecuencia; Por ejemplo, si los errores aumentan demasiado rápido, entonces la producción derivada aumenta en consecuencia para contrarrestar esta tendencia, disminuyendo potencialmente los riesgos de rebasamiento y mejorando la estabilidad del sistema.

* evaluar las tendencias de Error: para evaluar las tendencias de Error en el tiempo, los términos derivados calculan la pendiente. Con este conocimiento en la mano, los controladores son capaces de hacer pronósticos precisos sobre el comportamiento futuro de las tendencias de error y tomar acciones correcinmediatas en consecuencia.

* acción anticipatoria para contrarrestar errores futuros: la acción anticipatoria puede ser útil para contrarrestar errores futuros; Particularmente útil en sistemas con alta inercia donde el cambio rápido podría potencialmente crear inestabilidad. Este enfoque predicde mitigación ha demostrado ser especialmente valioso cuando se aplica en sistemas donde la alta inercia causa problemas de inestabilidad.

  4. Beneficios de términos derivados en controladores PID

Los controladores PID que incluyen términos derivados proporcionan varias ventajas sobre las alternativas no derivadas:

* reducción del Overshoot y las oscil: el término derivado puede ayudar a amortigulas respuestas del sistema para reducir el riesgo de Overshoot minimizando simultáneamente las oscilpara un control de salida más estable. Esto resulta en una mayor estabilidad de salida.

* mejorar la estabilidad del sistema: a través de la acción predic, los términos derivados mejoran la estabilidad del sistema suavilos tiempos de respuesta del controlador a los cambios en las variables de proceso y haciendo que los tiempos de respuesta del controlador sean más robua las fluctuaciones.

  5. Desafíos y límites

Aunque los términos derivados ofrecen numerosas ventajas, también presentan ciertos retos y restricciones:

* sensibilidad al ruido: dado que los términos derivados evalúla tasa de cambio de errores, cualquier ruido presente puede conducir a fluctuaciones significativas en la salida derivada e incluso causar inestabilidades en los sistemas.

* potencial de tiro derivado: cualquier cambio repentino en el punto de ajuste puede desencaden términos derivados para producir un pico indeseable en la salida conocido como tiro derivado, lo que lleva a un comportamiento indeseable dentro de un sistema si el punto de ajuste cambia con frecuencia.

6. Aplicaciones prácticas

Los términos derivados pueden ser particularmente eficaces en aplicaciones donde los cambios rápidos a las variables de proceso podrían potencialmente causar inestabilidad o requerir un control preciso, por ejemplo en escenarios como plantas de fabricación con un cambio rápido que ocurre lo suficientemente rápido que el control de precisión puede llegar a ser esencial. Algunos ejemplos incluyen:

* Control de temperatura: cuando el mantenimiento de temperaturas estables es de vital importancia en sistemas como reactores químicos o hornos, los términos derivados ofrecen una ayuda invaluable para evitar el exceso y lograr un perfil de temperatura equilibrado.

* Control de pH: cuando el Control de los niveles de pH es fundamental para el éxito en los procesos, los términos derivados pueden ayudar a mitigar las fluctuaciones rápidas ayudando a mantener los valores de salida estables en el tiempo.

  6. Sitios web recomendados para mayor lectura

1. Cuando se busca más información (sitios web promocionados para más información), aquí hay dos grandes recursos: ingeniería de Control: explicación completa del término derivado de Control PID con ejemplos prácticos;

2. Educación en ingeniería (PE): proporciona una explicación detallada y aplicaciones de los términos derivados usados dentro de los sistemas de Control PID

La estación de Control proporciona información sobre cómo el término derivado afecta el rendimiento y los desafíos del controlador PID.

3. Control Guru ofrece guías completas para el Control PID incluyendo cómo su término derivado encaja en este modelo de operación.