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Noticias de la industria Jan 02,2025

¿Qué significa PID en controles? Entender los controladores PID y sus aplicaciones

Aprenda qué significa PID en controles, cómoControladores PIDTrabajo, sus aplicaciones, y la importancia de afinar. Descubra las ventajas y limitaciones del control PID en la automatización industrial.



PID Controllers


 

  1. introducción

 

Control proporcional, integral y derivado, más comúnmente conocido por su acringlés PID Control, es un concepto esencial en la automatización industrial y sistemas de Control de procesos. PID juega un papel esencial en asegurar que los sistemas funcionen de manera efectiva y confiable — conocer los controles PID es por lo tanto vital si uno trabaja en ingeniería, manufactura o cualquier campo que se base en mecanismos de control precisos para tener éxito.

 




  2. ¿Qué es proporcional-integral-derivada (PID)?


PID significa sistema de control de retroalimentación proporcional, Integral y derivado usado ampliamente en aplicaciones de control industrial. Cada componente dentro de PID sirve una función particular - proporcionalidad (proporción), integridad y derivada.

 

* proporcional (P): este componente reacciona a cualquier error actual entre el valor de consigna deseado y los valores reales de las variables del proceso, produciendo una salida proporcional a ese valor si es lo suficientemente grande; De lo contrario, las acciones débiles tendrán efecto en su lugar.

 

* Integral (I): el componente Integral responde a los errores pasados mediante la suma de cantidades acumuladas y la integración en las acciones de control en el tiempo, ayudando a eliminar cualquier error de estado estacionresidual que el control proporcional por sí solo no puede eliminar; Asegurar que las variables de proceso alcancen y permanezcan cerca de sus valores de ajuste.

 

* derivada (D): el componente derivado reacciona a la tasa de cambio de error mediante la previsión de errores futuros basados en su tasa actual de cambio, proporcionando un efecto de amortiguy por lo tanto la disminución de overshoot y mejorar la estabilidad del sistema.

 




                                                                                                   



  3. Cómo funcionan los controladores PID



Los controladores PID trabajan a través de un mecanismo de bucle de retroalimentación con tres elementos primarios siendo setpoint, variable de proceso y variable de control que componen este bucle.

 

* Setpoint: se refiere al valor deseado que el sistema busca alcanzar.

 

* Variable de proceso: el valor actual del parámetro del sistema que está siendo controlado.

 

* Variable de Control: salida de un controlador PID que altera el proceso para cumplir con el punto de ajuste.

 

Los controladores PID calculan continuamente los valores de error como la diferencia entre los valores de las variables de ajuste y los valores de las variables de proceso, usando términos proporcionales, integrales y derivados para derivar los cálculos de las variables de control que ajustan las variables de proceso más cerca de su valor de ajuste. Estos controles permiten ajustes adicionales del proceso a medida que el valor de error se acerca a cero.

 

Los sistemas de control de temperatura utilizan tres tipos de variables como indicadores: setpoint (la temperatura deseada), variable de proceso (temperatura actual) y variable de control (es decir, la potencia suministrada al calentador). Un controlador PID ajusta esta potencia como sea necesario para mantener las temperaturas deseadas.

 


  4. Controladores PID de ajuste


Ajustar un controlador PID con precisión es clave para un rendimiento óptimo, asegurando que reacciona con prontiy precisión cuando ocurren cambios en el punto de ajuste o surgen perturbaciones. Hay varios métodos para ajustar los controladores PID:

 

* método de Ziegler-Nichols: este popular enfoque de afinheurística requiere poner todas las ganancias derivadas e integrales a cero mientras se aumenta la ganancia proporcional hasta que comienza la oscilación; Luego use la información del período de ganancia/oscilación final para calcular los parámetros PID.

 

* método Cohen-Coon: ideal para sistemas de primer orden más tiempo muerto (FOPDTs), este enfoque ofrece fórmulas para calcular parámetros PID basados en la respuesta de paso de su sistema.

 

* ajuste Manual: esto implica ajustar manualmente los parámetros PID mientras se monitorea la respuesta del sistema; Este enfoque requiere experiencia e intuición, pero puede proporcionar un ajuste efectivo de los parámetros.

 

Las estrategias efectivas de ajuste incluyen hacer ajustes incrementales con pequeños pasos al principio antes de aumentar la capacidad de respuesta o la estabilidad según sea necesario. Cuando se consideran las compensaciones entre la capacidad de respuesta y la estabilidad también es crucial.

 


 

  5. Aplicaciones de los controladores PID


Los controladores PID tienen muchos usos a través de industrias y aplicaciones. Algunos ejemplos comunes son:

 

* Control de temperatura: los controladores PID son ampliamente utilizados dentro de HVAC, hornos y unidades de refrigeración con el fin de lograr una regulación precisa de la temperatura.

 

* Control de velocidad: los controladores PID pueden regular las velocidades de los motores eléctricos para proporcionar una operación suave y precisa.

 

* Control de presión: los controladores desplazindicador de presión (PID) son comúnmente empleados dentro de las industrias de proceso para mantener los niveles de presión deseados dentro de tuberías y recipientes.

 

* Control de flujo: los controladores PID usados en plantas químicas y de tratamiento de agua usan PID logic para monitorear los flujos de líquido y gas para mantener las condiciones óptimas del proceso y regularlos en consecuencia.

 

Los controladores PID son ampliamente utilizados en tanques y depósitos para lograr la regulación del nivel de líquido a niveles ópti.

 


  6. AdvaNtages y limitaciones 


Sus controladores PID presentan numerosas ventajas sobre los métodos de control tradicionales, incluyendo:

 

* simplicidad: los controladores PID son generalmente fáciles de entender e implementar.

 

* versati: se pueden aplicar a través de muchas aplicaciones.

 

* eficiencia: los controladores PID ofrecen un control preciso y estable, proporcionando resultados precisos con cada uso.

 

Sin embargo, este enfoque viene con su propio conjunto de restricciones:

 

* afinar correctamente puede ser complejo y consumir mucho tiempo.

 

* sistemas no lineales: los controladores PID pueden no proporcionar resultados ópticuando se aplican a sistemas altamente no lineales.

 

* sensibilidad al ruido: los términos derivados pueden exacerel ruido dentro de un sistema y aumentar la inestabilidad, llevando potencialmente a su colapso.



 

PID Controllers



  7. conclusión


El control PID es un concepto fundamental en los sistemas de automatización industrial y control de procesos. Entender sus principios, cómo funcionan los controladores PID y afinarlos correctamente son elementos cruciales para alcanzar un rendimiento óptimo del sistema. Aunque tienen sus limitaciones, los controladores PID siguen siendo soluciones versátiles adecuadas para numerosas aplicaciones de control - su futuro puede incluso tener mejoras en los métodos de ajuste a medida que la tecnología se desarrolla junto con estrategias de control avanzadas.

 




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