PID control automático (proporcional integral derivativo)

8/2/2019 PID control automtico (proporcional integral derivativo)

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INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE

SAN MARTN TEXMELCANOrganismo Pblico Descentralizado del Gobierno del Estado

PRESENTA:

AGUSTIN DELGADO MACIAS

TEMA

PID

8 SEMESTRE

GRUPO B TURNO VESPERTINO

San Martin Texmelucan Pu. Marzo de 201

NOMBRE DEL PROFESOR:

ING. ALFREDO FLORES CONDE

MATERIA

AUTOMATIZACION

INGENIERA ELECTROMECNICA


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INTRODUCCIN

Veremos la familia de controladores PID, que mostraron ser robustos en muchasaplicaciones y son los que ms se utilizan en la industria. La estructura de uncontrolador PID es simple, aunque su simpleza es tambin su debilidad, dado que

limita el rango de plantas donde pueden controlar en forma satisfactoria (existe ungrupo de plantas inestables que no pueden estabilizadas con ningn miembro dela familia PID). Tambin estudiaremos los enfoques tradicionales al diseo decontroladores PID.

QUE ES EL PID?

Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de controlpor realimentacin que calcula la desviacin o error entre un valor medido y elvalor que se quiere obtener, para aplicar una accin correctora que ajuste elproceso. El algoritmo de clculo del control PID se da en tres parmetros distintos:

el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor Proporcional determina lareaccin del error actual. El Integral genera una correccin proporcional a laintegral del error, esto nos asegura que aplicando un esfuerzo de controlsuficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina lareaccin del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres accioneses usada para ajustar al proceso va un elemento de control como la posicin deuna vlvula de control o la energa suministrada a un calentador, por ejemplo.Ajustando estas tres variables en el algoritmo de control del PID, el controladorpuede proveer un control diseado para lo que requiera el proceso a realizar. Larespuesta del controlador puede ser descrita en trminos de respuesta del controlante un error, el grado el cual el controlador llega al "set point", y el grado

de oscilacin del sistema. Ntese que el uso del PID para control no garantizacontrol ptimo del sistema o la estabilidad del mismo. Algunas aplicacionespueden solo requerir de uno o dos modos de los que provee este sistema decontrol. Un controlador PID puede ser llamado tambin PI, PD, P o I en laausencia de las acciones de control respectivas. Los controladores PI sonparticularmente comunes, ya que la accin derivativa es muy sensible al ruido, y laausencia del proceso integral puede evitar que se alcance al valor deseado debidoa la accin de control.
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Controlador PID en lazo cerrado.

Funcionamiento

Para el correcto funcionamiento de un controlador PID que regule un proceso o

sistema se necesita, al menos:

1. Un sensor, que determine el estado del sistema (termmetro, caudalmetro,

manmetro, etc.).

2. Un controlador, que genere la seal que gobierna al actuador.

3. Un actuador, que modifique al sistema de manera controlada (resistencia

elctrica, motor, vlvula, bomba, etc.).

El sensor proporciona una seal analgica o digital al controlador, la cual

representa el punto actual en el que se encuentra el proceso o sistema. La seal

puede representar ese valor en tensin elctrica, intensidad de corriente

elctrica o frecuencia. En este ltimo caso la seal es de corriente alterna, a

diferencia de los dos anteriores, que son con corriente continua.

El controlador lee una seal externa que representa el valor que se desea

alcanzar. Esta seal recibe el nombre de punto de consigna (o punto de

referencia), la cual es de la misma naturaleza y tiene el mismo rango de valores

que la seal que proporciona el sensor. Para hacer posible esta compatibilidad y

que, a su vez, la seal pueda ser entendida por un humano, habr que establecer

algn tipo de interfaz(HMI-Human Machine Interface), son pantallas de gran valor

visual y fcil manejo que se usan para hacer ms intuitivo el control de un proceso.

El controlador resta la seal de punto actual a la seal de punto de consigna,

obteniendo as la seal de error, que determina en cada instante la diferencia que
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hay entre el valor deseado (consigna) y el valor medido. La seal de error es

utilizada por cada uno de los 3 componentes del controlador PID. Las 3 seales

sumadas, componen la seal de salida que el controlador va a utilizar para

gobernar al actuador. La seal resultante de la suma de estas tres se

llama variable manipulada y no se aplica directamente sobre el actuador, sino quedebe ser transformada para ser compatible con el actuador utilizado.

Las tres componentes de un controlador PID son: parte Proporcional,

accin Integral y accin Derivativa. El peso de la influencia que cada una de estas

partes tiene en la suma final, viene dado por la constante proporcional, el tiempo

integral y el tiempo derivativo, respectivamente. Se pretender lograr que el bucle

de control corrija eficazmente y en el mnimo tiempo posible los efectos de las

perturbaciones.

ProporcionalArtculo principal: Control proporcional

Proporcional.

La parte proporcional consiste en el producto entre la seal de error y la constante

proporcional como para que hagan que el error en estado estacionario sea casi

nulo, pero en la mayora de los casos, estos valores solo sern ptimos en una

determinada porcin del rango total de control, siendo distintos los valores ptimos

para cada porcin del rango. Sin embargo, existe tambin un valor lmite en la

constante proporcional a partir del cual, en algunos casos, el sistema alcanza

valores superiores a los deseados. Este fenmeno se llama sobre oscilacin y, por

razones de seguridad, no debe sobrepasar el 30%, aunque es conveniente que la

parte proporcional ni siquiera produzca sobre oscilacin. Hay una relacin lineal
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continua entre el valor de la variable controlada y la posicin del elemento final de

control (la vlvula se mueve al mismo valor por unidad de desviacin). La parte

proporcional no considera el tiempo, por lo tanto, la mejor manera de solucionar

el error permanente y hacer que el sistema contenga alguna componente que

tenga en cuenta la variacin respecto al tiempo, es incluyendo y configurando lasacciones integral y derivativa.

La frmula del proporcional est dada por:

El error, la banda proporcional y la posicin inicial del elemento final de control se

expresan en tanto por uno. Nos indicar la posicin que pasar a ocupar el

elemento final de control

Ejemplo: Cambiar la posicin de una vlvula (elemento final de control)proporcionalmente a la desviacin de la temperatura (variable) respecto al puntode consigna (valor deseado).

Integral

Artculo principal: Proporcional integral

Integral.

El modo de control Integral tiene como propsito disminuir y eliminar el error en

estado estacionario, provocado por el modo proporcional. El control integral acta

cuando hay una desviacin entre la variable y el punto de consigna, integrando

esta desviacin en el tiempo y sumndola a la accin proporcional. El

error es integrado, lo cual tiene la funcin de promediarlo o sumarlo por un perodo

determinado; Luego es multiplicado por una constante I. Posteriormente, la
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respuesta integral es adicionada al modo Proporcional para formar el control P + I

con el propsito de obtener una respuesta estable del sistema sin error

estacionario.

El modo integral presenta un desfasamiento en la respuesta de 90 que sumados

a los 180 de la retroalimentacin ( negativa ) acercan al proceso a tener un

retraso de 270, luego entonces solo ser necesario que el tiempo muerto

contribuya con 90 de retardo para provocar la oscilacin del proceso. >

Se caracteriza por el tiempo de accin integral en minutos por repeticin. Es el

tiempo en que delante una seal en escaln, el elemento final de control repite el

mismo movimiento correspondiente a la accin proporcional.

El control integral se utiliza para obviar el inconveniente del offset (desviacinpermanente de la variable con respecto al punto de consigna) de la banda

proporcional.

La frmula del integral est dada por:

Ejemplo: Mover la vlvula (elemento final de control) a una velocidadproporcional a la desviacin respecto al punto de consigna (variable deseada).

DerivativoArtculo principal: Proporcional derivativo
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Derivativo.

La accin derivativa se manifiesta cuando hay un cambio en el valor absoluto del

error; (si el error es constante, solamente actan los modos proporcional e

integral).

El error es la desviacin existente entre el punto de medida y el valor consigna, o

"Set Point".

La funcin de la accin derivativa es mantener el error al mnimo corrigindolo

proporcionalmente con la misma velocidad que se produce; de esta manera evita

que el error se incremente.

Se deriva con respecto al tiempo y se multiplica por una constante D y luego se

suma a las seales anteriores (P+I). Es importante adaptar la respuesta de control

a los cambios en el sistema ya que una mayor derivativa corresponde a un cambioms rpido y el controlador puede responder acordemente.

La frmula del derivativo est dada por:

El control derivativo se caracteriza por el tiempo de accin derivada en minutos de

anticipo. La accin derivada es adecuada cuando hay retraso entre el movimiento

de la vlvula de control y su repercusin a la variable controlada.

Cuando el tiempo de accin derivada es grande, hay inestabilidad en el proceso.

Cuando el tiempo de accin derivada es pequeo la variable oscila demasiado conrelacin al punto de consigna. Suele ser poco utilizada debido a la sensibilidad al

ruido que manifiesta y a las complicaciones que ello conlleva.

El tiempo ptimo de accin derivativa es el que retorna la variable al punto de

consigna con las mnimas oscilaciones

Ejemplo: Corrige la posicin de la vlvula (elemento final de control)proporcionalmente a la velocidad de cambio de la variable controlada.

La accin derivada puede ayudar a disminuir el rebasamiento de la variable

durante el arranque del proceso. Puede emplearse en sistemas con tiempo de

retardo considerables, porque permite una repercusin rpida de la variable

despus de presentarse una perturbacin en el proceso.
http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_derivadahttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_derivada


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Significado de las constantes

P constante de proporcionalidad: se puede ajustar como el valor de la gananciadel controlador o el porcentaje de banda proporcional. Ejemplo: Cambia laposicin de la vlvula proporcionalmente a la desviacin de la variable respecto al

punto de consigna. La seal P mueve la vlvula siguiendo fielmente los cambios

de temperatura multiplicados por la ganancia.

I constante de integracin: indica la velocidad con la que se repite la accin

proporcional.

D constante de derivacin: hace presente la respuesta de la accin proporcional

duplicndola, sin esperar a que el error se duplique. El valor indicado por la

constante de derivacin es el lapso de tiempo durante el cual se manifestar la

accin proporcional correspondiente a 2 veces el error y despus desaparecer.Ejemplo:Mueve la vlvula a una velocidad proporcional a la desviacin respetoal punto de consigna. La seal I va sumando las reas diferentes entre la variable

y el punto de consigna repitiendo la seal proporcional segn el tiempo de accin

derivada (minutos/repeticin).

Tanto la accin Integral como la accin Derivativa, afectan a la ganancia dinmica

del proceso. La accin integral sirve para reducir el error estacionario, que existira

siempre si la constante Ki fuera nula. Ejemplo:Corrige la posicin de la vlvulaproporcionalmente a la velocidad de cambio de la variable controlada. La seal d

es la pendiente (tangente) por la curva descrita por la variable.

La salida de estos tres trminos, el proporcional, el integral, y el derivativo son

sumados para calcular la salida del controlador PID. Definiendo u (t) como la

salida del controlador, la forma final del algoritmo del PID es:

La teora del regulador PIDEl esquema de control PID es el nombre de sus tres trminos de correccin, cuya

suma constituye la variable manipulada (MV). Los trminos proporcionales,

integrales, y derivado se suman para calcular la salida del controlador

PID. Definiendo como la salida del controlador, la forma final del algoritmo

PID es:


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Donde

: Ganancia proporcional, un parmetro de ajuste

: Ganancia integral, un parmetro de ajuste

: Ganancia derivada, un parmetro de ajuste

: Error

: Tiempo o tiempo instantneo (el presente)

Trmino proporcional

Parcela de PV frente al tiempo, para tres valores de K p (K i y K d se mantiene

constante)

El trmino proporcional realiza un cambio en la salida que es proporcional al valor

de error de corriente. La respuesta proporcional puede ser ajustado mediante la

multiplicacin del error por una constante K p, llamada la ganancia proporcional.

El trmino proporcional est dada por:

Se produce una alta ganancia proporcional en un gran cambio en la salida para un

cambio dado en el error. Si la ganancia proporcional es demasiado alta, el sistema

puede volverse inestable (vase la seccin sobre optimizacin de bucle). En
http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop_tuninghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kp.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop_tuning


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contraste, se produce una pequea ganancia en una respuesta de salida a un

pequeo error de entrada grande, y un controlador menos sensibles o menos

sensibles. Si la ganancia proporcional es demasiado baja, la accin de control

puede ser demasiado pequea al responder a las perturbaciones del sistema.

Ajuste de la teora y la prctica industrial indica que el trmino proporcional debecontribuir la mayor parte del cambio en la salida.

Cada

Un controlador proporcional puro no siempre se asentar en su valor objetivo, pero

puede retener un error de estado estacionario. Especficamente, la deriva en la

ausencia de control, tales como el enfriamiento de un horno hacia temperatura

ambiente, sesgos un controlador proporcional puro. Si la tendencia es a la baja,

como en refrigeracin, entonces el sesgo ser por debajo del punto de consigna,

de ah el trmino "cada".

Droop es proporcional a la ganancia del proceso e inversamente proporcional a la

ganancia proporcional. En concreto, el error de estado estacionario viene dada

por:

Cada es un vicio propio de control puramente proporcional. Cada puede ser

mitigado mediante la adicin de una compensacin sesgo plazo (ajuste de la

referencia por encima del verdadero valor deseado), o corregido mediante laadicin de un trmino integral.

Trmino integral
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Ki.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Ki.png


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Parcela de PV frente al tiempo, para tres valores de K i (K p y K d se mantiene

constante)

La contribucin del trmino integral es proporcional a la magnitud del error y laduracin del error. El integrante de un controlador PID es la suma del error

instantneo en el tiempo y ofrece la. Acumulado desplazamiento que debera

haber sido corregido previamente El error acumulado se multiplica por la ganancia

integral ( ) y se aadi a la salida del controlador.

El trmino integral est dada por:

El trmino integral acelera el movimiento del proceso hacia el punto de ajuste y

elimina el residuo error de estado estacionario que se produce con un controlador

proporcional puro. Sin embargo, dado que el trmino integral responde a los

errores acumulados en el pasado, puede hacer que el valor actual de exceso del

valor nominal (vase la seccin sobre optimizacin de bucle ).

Trmino derivativo

Parcela de PV frente al tiempo, para tres valores de K d (K p y K i se mantiene

constante)

El derivado del error de proceso se calcula determinando la pendiente del error en

el tiempo y multiplicando esta velocidad de cambio por la ganancia derivada
http://en.wikipedia.org/wiki/Integralhttp://en.wikipedia.org/wiki/Overshoot_(signal)http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop_tuninghttp://en.wikipedia.org/wiki/Derivativehttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kd.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kd.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kd.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Change_with_Kd.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Derivativehttp://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop_tuninghttp://en.wikipedia.org/wiki/Overshoot_(signal)http://en.wikipedia.org/wiki/Integral


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. La magnitud de la contribucin del trmino derivado de la accin de control global

que se denomina la ganancia derivado, .

El trmino derivado est dada por:

El trmino derivado ralentiza la velocidad de cambio de la salida del controlador.

Derivado de control se utiliza para reducir la magnitud del exceso producido por el

componente integral y mejorar el proceso combinado controlador estabilidad. Sin

embargo, el trmino derivado retarda la respuesta transitoria del controlador.

Adems, la diferenciacin de una seal amplifica el ruido y por lo tanto este

trmino en el controlador es muy sensible al ruido en el trmino de error, y puede

causar un proceso a ser inestable si el ruido y la ganancia derivado son

suficientemente grandes. Por lo tanto una aproximacin a un diferenciador con un

ancho de banda limitado es ms comnmente utilizada. Tal circuito es conocido

como un compensador de adelanto de fase .

Usos

Por tener una exactitud mayor a los controladores proporcional, proporcional

derivativo y proporcional integral se utiliza en aplicaciones ms cruciales tales

como control de presin, flujo, fuerza, velocidad, en muchas aplicaciones qumica,

y otras variables. Adems es utilizado en reguladores de

velocidad de automviles (control de crucero o cruise control), control de ozono

residual en tanques de contacto.

Ajuste de parmetros del PID

El objetivo de los ajustes de los parmetros PID es lograr que el bucle de control

corrija eficazmente y en el mnimo tiempo los efectos de las perturbaciones; se

tiene que lograr la mnima integral de error. Si los parmetros del controlador PID

(la ganancia del proporcional, integral y derivativo) se eligen incorrectamente, el

proceso a controlar puede ser inestable, por ejemplo, que la salida de este vare,

con o sin oscilacin, y est limitada solo por saturacin o rotura mecnica. Ajustar

un lazo de control significa ajustar los parmetros del sistema de control a los

valores ptimos para la respuesta del sistema de control deseada. El

comportamiento ptimo ante un cambio del proceso o cambio del "setpoint" vara
http://en.wikipedia.org/wiki/Transient_responsehttp://en.wikipedia.org/wiki/Lead%E2%80%93lag_compensatorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Control_proporcional&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Proporcional_derivativo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Proporcional_derivativo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Proporcional_integralhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Variablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Saturaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Lazo_de_control&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Lazo_de_control&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Saturaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Variablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Proporcional_integralhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Proporcional_derivativo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Proporcional_derivativo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Control_proporcional&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Lead%E2%80%93lag_compensatorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transient_response


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dependiendo de la aplicacin. Generalmente, se requiere estabilidad ante la

respuesta dada por el controlador, y este no debe oscilar ante ninguna

combinacin de las condiciones del proceso y cambio de "setpoints". Algunos

procesos tienen un grado de no-linealidad y algunos parmetros que funcionan

bien en condiciones de carga mxima no funcionan cuando el proceso est enestado de "sin carga". Hay varios mtodos para ajustar un lazo de PID. El mtodo

ms efectivo generalmente requiere del desarrollo de alguna forma del modelo del

proceso, luego elegir P, I y D basndose en los parmetros del modelo dinmico.

Los mtodos de ajuste manual pueden ser muy ineficientes. La eleccin de un

mtodo depender de si el lazo puede ser "desconectado" para ajustarlo, y del

tiempo de respuesta del sistema. Si el sistema puede desconectarse, el mejor

mtodo de ajuste a menudo es el de ajustar la entrada, midiendo la salida en

funcin del tiempo, y usando esta respuesta para determinar los parmetros de

control. Ahora describimos como realizar un ajuste manual.

Ajuste manualSi el sistema debe mantenerse online, un mtodo de ajuste consiste en establecer

primero los valores de I y D a cero. A continuacin, incremente P hasta que la

salida del lazo oscile. Luego establezca P a aproximadamente la mitad del valor

configurado previamente. Despus incremente I hasta que el proceso se ajuste en

el tiempo requerido (aunque subir mucho I puede causar inestabilidad).

Finalmente, incremente D, si se necesita, hasta que el lazo sea lo suficientemente

rpido para alcanzar su referencia tras una variacin brusca de la carga.Un lazo de PID muy rpido alcanza su setpoint de manera veloz. Algunos

sistemas no son capaces de aceptar este disparo brusco; en estos casos se

requiere de otro lazo con un P menor a la mitad del P del sistema de control

anterior.

Resumen de los mtodos

Hay varios mtodos para el ajuste de un lazo PID. Los mtodos ms efectivos

generalmente involucran el desarrollo de algn tipo de modelo de proceso, acontinuacin, elija P, I y D sobre la base de los parmetros del modelo

dinmico. Los mtodos manuales de sintonizacin pueden ser relativamente

ineficientes, particularmente si los bucles tienen tiempos de respuesta del orden

de minutos o ms.


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La eleccin del mtodo depender en gran medida de s o no el bucle se puede

tomar "en lnea" para el ajuste, y el tiempo de respuesta del sistema. Si el sistema

puede ser puesto fuera de lnea, el mejor mtodo de sintonizacin a menudo

consiste en someter el sistema a un cambio de paso en la entrada, la medicin de

la salida como una funcin del tiempo, y utilizando esta respuesta para determinarlos parmetros de control.

La eleccin de un mtodo de sintonizacin

Mtodo Ventajas Desventajas

Ajuste manual No requiere de matemticas. Mtodode lnea.

Requiere personal conexperiencia.

Ziegler-

Nichols

Mtodo Comprobado. Mtodo de

lnea.

Proceso de malestar, un

poco de ensayo y error,

puesta a punto muy

agresivo.

Herramientas

de Software

Ajuste consistente. Mtodo de lnea o

sin conexin. Puede incluir la vlvula

y el anlisis del sensor. Permitir la

simulacin antes de

descargar. Puede el apoyo del

Estado no estacionario (NSS)

Tuning.

Algn coste y la formacin

implicados.

Cohen-Coon Los buenos modelos de proceso.

Algunos de

matemticas. Mtodo de

conexin. Slo est bien

para procesos de primer

orden.


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Manual de ajuste

Si el sistema debe permanecer en lnea, un mtodo de sintonizacin es de primer

conjunto y los valores a cero. Aumentar el hasta que la salida de las

oscila bucle, entonces el debe establecerse en aproximadamente la mitad de

ese valor para obtener una respuesta "cuarto de la decadencia de amplitud" de

tipo. A continuacin, aumentar hasta cualquier desviacin se corrige a tiempo

suficiente para el proceso. Sin embargo, demasiado causar inestabilidad. Por

ltimo, aumentar , si es necesario, hasta que el bucle es aceptablemente rpido

para alcanzar su referencia despus de una perturbacin de carga. Sin embargo,

demasiado a provocar una respuesta excesiva y el sobrepaso. Un ajuste PID

bucle rpido generalmente rebasa ligeramente para alcanzar el punto de ajuste

ms rpidamente, sin embargo, algunos sistemas no puede aceptar sobre

impulso, en cuyo caso una sobre-amortiguada sistema de circuito cerrado serequiere, lo que requiere un ajuste significativamente menor que la mitad de

la configuracin causando oscilacin.

Mtodo de Ziegler-NicholsPara ms detalles sobre este tema, vea el mtodo de Ziegler-Nichols .

Otro mtodo de sintonizacin heurstica se conoce formalmente como el mtodo

de Ziegler-Nichols , presentado por John G. Ziegler y Nathaniel B. Nichols , en la

dcada de 1940. Como en el mtodo anterior, los y las ganancias estn

primero pone a cero. El P ganancia se incrementa hasta que alcanza la ganancia

final, en el cual la salida del bucle comienza a oscilar. y el perodo de

oscilacin se utilizan para establecer las ganancias como se muestra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Overdampinghttp://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_methodhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=John_G._Ziegler&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Nathaniel_B._Nicholshttp://en.wikipedia.org/wiki/Nathaniel_B._Nicholshttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=John_G._Ziegler&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ziegler%E2%80%93Nichols_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Overdamping


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Ziegler-Nichols mtodo

Tipo de control

P - -

PI -

PID

Estos beneficios se aplican a la forma ideal, en paralelo del regulador PID. Cuando

se aplica a la forma PID estndar, los parmetros de tiempo integral y derivativa

, y son slo depende del perodo de oscilacin . Por favor, consulte la

seccin " Alternativa de la nomenclatura y las formas PID ".

software de sintonizacin PID

Las instalaciones industriales ms modernas ya no ajustar los circuitos que utilizan

los mtodos de clculo manuales que se muestran arriba. En cambio, el ajuste

PID y el software de optimizacin de bucle se utiliza para asegurar resultados

consistentes. Estos paquetes de software se reunirn los datos, desarrollo de

modelos de procesos, y sugerir ajustes ptimos. Algunos paquetes de software,

incluso se puede desarrollar de ajuste mediante la recopilacin de datos de

cambios de referencia.

Ajuste matemtico lazo PID induce un impulso en el sistema, a continuacin,

utiliza la respuesta del sistema de control de frecuencia para disear los valores

del bucle PID. En los lazos con los tiempos de respuesta de varios minutos, el

ajuste de bucle matemtica se recomienda, debido a ensayo y error puede tomar

das para encontrar un conjunto estable de los valores de bucle. Los valores

ptimos son ms difciles de encontrar. Algunos controladores de bucle digital

ofrecen una caracterstica de auto-ajuste en el que los cambios de punto de ajuste

muy pequeas se envan al proceso, permitiendo que el controlador de s mismo

para calcular los valores ptimos de sintonizacin.
http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Alternative_nomenclature_and_PID_formshttp://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Alternative_nomenclature_and_PID_forms


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Otras frmulas estn disponibles para sintonizar el circuito de acuerdo con los

criterios de rendimiento diferentes. Muchas frmulas patentadas estn ahora

incorporados en el software de sintonizacin PID y mdulos de hardware.

Los avances en el software de ajuste automtico del Lazo PID tambin ofrecen

algoritmos de lazos PID de ajuste en un Estado dinmico o no estacionario (NSS)

escenario. El software modelar la dinmica de un proceso, a travs de una

perturbacin, y calcular los parmetros de control PID en respuesta.

Modificaciones del algoritmo PID

El algoritmo PID bsico presenta algunos desafos en aplicaciones de control que

han sido tratados por pequeas modificaciones en la forma PID.

Cuerda Integral

Para ms detalles sobre este tema, consulte cuerda Integral .

Un problema comn que resulta de las implementaciones de PID es ideal cuerda

integral , donde un gran cambio en el punto de ajuste se produce (por ejemplo un

cambio positivo) y el trmino integral acumula un error ms grande que el valor

mximo para la variable de regulacin (cuerda), con lo que se supera el sistema y

contina aumentando a medida que este error acumulado se desenrolla. Este

problema se puede abordar a travs de:

Inicializacin del controlador integral a un valor deseado

Aumentar el valor de consigna en una rampa adecuada

Desactivacin de la funcin integral hasta que la energa fotovoltaica ha

entrado en la regin controlables

Limitar el perodo de tiempo durante el cual se calcula el error integral

La prevencin de la acumulacin de trmino integral por encima o por

debajo de los lmites predeterminados

El rebasamiento de las perturbaciones conocidas

Por ejemplo, un bucle PID se utiliza para controlar la temperatura de un horno de

resistencia elctrica, el sistema se estabiliz. Ahora se abre la puerta y algo fro se

pone en el horno la temperatura desciende por debajo del punto de ajuste. La

funcin integral del controlador tiende a compensar este error mediante la

introduccin de otro error en la direccin positiva. Este exceso puede ser evitado
http://en.wikipedia.org/wiki/Integral_winduphttp://en.wikipedia.org/wiki/Integral_winduphttp://en.wikipedia.org/wiki/Integral_winduphttp://en.wikipedia.org/wiki/Integral_winduphttp://en.wikipedia.org/wiki/Integral_winduphttp://en.wikipedia.org/wiki/Integral_windup


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por congelacin de la funcin integral despus de la apertura de la puerta durante

el tiempo del bucle de control tpicamente necesita para recalentar el horno.

Sustitucin de la funcin integral de una parte del modelo basado en

A menudo, el tiempo de respuesta del sistema es aproximadamenteconocido. Entonces es una ventaja para simular este tiempo de respuesta con un

modelo y para calcular algn parmetro desconocido de la respuesta real del

sistema. Si, por ejemplo el sistema es un horno elctrico de la respuesta de la

diferencia entre la temperatura del horno y la temperatura ambiente a los cambios

de la potencia elctrica ser similar a la de una simple RC filtro de paso bajo,

multiplicado por un coeficiente proporcional desconocido. La potencia real elctrica

suministrada a la caldera se retrasa por un filtro de paso bajo para simular la

respuesta de la temperatura del horno y luego la temperatura real menos la

temperatura ambiente se divide por este paso bajo poder filtr elctrica. Acontinuacin, el resultado es estabilizado por otro filtro de paso bajo que conducen

a una estimacin del coeficiente proporcional. Con esta estimacin, es posible

calcular la potencia elctrica necesaria dividiendo el punto de ajuste de la

temperatura de menos la temperatura ambiente por este coeficiente. El resultado

puede ser utilizado en lugar de la funcin integral. Esto tambin se logra un control

de errores de cero en el estado de equilibrio, pero evita cuerda integral y puede

dar una accin de control mejorado significativamente en comparacin con un

controlador PID optimizado. Este tipo de controlador no funciona correctamente en

una situacin de bucle abierto que hace de bobinado integral con una funcin

integral. Esto es una ventaja si, por ejemplo, el calentamiento de un horno tiene

que ser reducida por algn tiempo debido a la falta de un elemento de

calentamiento, o si el controlador se utiliza como un sistema de asesoramiento a

un operador humano que no puede cambiar a en lazo cerrado. Tambin puede ser

til si el controlador se encuentra dentro de una rama de un complejo sistema de

control que puede estar temporalmente inactiva.

Muchos bucles de control PID un dispositivo mecnico (por ejemplo, una

vlvula). Mantenimiento mecnico puede ser un mayor costo y el desgaste

derivaciones para controlar la degradacin en la forma de friccin esttica o

una banda muerta en la respuesta mecnica a una seal de entrada. La tasa de

desgaste mecnico es principalmente una funcin de la frecuencia se activa un

dispositivo para realizar un cambio. Cuando el desgaste es una preocupacin

significativa, el lazo PID puede tener una salida de banda muerta para reducir la
http://en.wikipedia.org/wiki/Stictionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Deadbandhttp://en.wikipedia.org/wiki/Deadbandhttp://en.wikipedia.org/wiki/Deadbandhttp://en.wikipedia.org/wiki/Deadbandhttp://en.wikipedia.org/wiki/Stiction


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frecuencia de activacin de la salida (vlvula). Esto se logra mediante la

modificacin del controlador para mantener su produccin estable si el cambio

sera pequeo (dentro del rango definido banda muerta). El resultado calculado

debe dejar la banda muerta antes de la salida real va a cambiar.

El trmino proporcional y derivado puede producir un movimiento excesivo en la

salida cuando un sistema est sometido a un aumento de paso instantneo en el

error, tal como un cambio de consigna grande. En el caso del trmino derivado,

esto es debido a la derivada del error, que es muy grande en el caso de un cambio

de paso instantneo. Como resultado, algunos algoritmos PID incorporar las

siguientes modificaciones:

Derivada de la variable de proceso

En este caso, el controlador PID mide la derivada de la medida variable de

proceso (PV), en lugar de la derivada del error. Esta cantidad es siempre

constante (es decir, nunca tiene un cambio de paso, como resultado de consigna

cambiado). Para esta tcnica para ser eficaz, el derivado de la PV debe tener el

signo opuesto de la derivada del error, en el caso de control de realimentacin

negativa.

Punto de ajuste de rampa

En esta modificacin, el punto de ajuste es gradualmente movido de su valor

anterior a un nuevo valor especificado utilizando un diferencial lineal o de primer

orden funcin de rampa. Esto evita la discontinuidad presente en un cambio

simple paso.

Punto de ajuste de ponderacin

Ponderacin de consigna utiliza diferentes multiplicadores para el error en funcin

de qu elemento del controlador que se utiliza in El error en el trmino integral

debe ser el error de un verdadero control para evitar errores de estado

estacionario de control. Esto afecta a la respuesta del controlador de punto de

referencia. Estos parmetros no afectan a la respuesta a cargar las perturbaciones

y el ruido de medicin.

Limitaciones de un control PID
http://en.wikipedia.org/wiki/Process_variablehttp://en.wikipedia.org/wiki/Process_variablehttp://en.wikipedia.org/wiki/Discontinuity_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Discontinuity_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Process_variablehttp://en.wikipedia.org/wiki/Process_variable


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Mientras que los controladores PID son aplicables a la mayora de los problemas

de control, puede ser pobres en otras aplicaciones. Los controladores PID, cuando

se usan solos, pueden dar un desempeo pobre cuando la ganancia del lazo del

PID debe ser reducida para que no se dispare u oscile sobre el valor del "setpoint".

El desempeo del sistema de control puede ser mejorado combinando el lazocerrado de un control PID con un lazo abierto. Conociendo el sistema (como

la aceleracin necesaria o la inercia) puede ser avanaccionado y combinado con

la salida del PID para aumentar el desempeo final del sistema. Solamente el

valor de avanaccin (o Control pre alimentado) puede proveer la mayor porcin de

la salida del controlador. El controlador PID puede ser usado principalmente para

responder a cualquier diferencia o "error" que quede entre el setpoint y el valor

actual del proceso. Como la salida del lazo de avanaccin no se ve afectada a la

realimentacin del proceso, nunca puede causar que el sistema oscile,

aumentando el desempeo del sistema, su respuesta y estabilidad.

Por ejemplo, en la mayora de los sistemas de control con movimiento, para

acelerar una carga mecnica, se necesita de ms fuerza (o torque) para el motor.

Si se usa un lazo PID para controlar la velocidad de la carga y manejar la fuerza o

torque necesaria para el motor, puede ser til tomar el valor de aceleracin

instantnea deseada para la carga, y agregarla a la salida del controlador PID.

Esto significa que sin importar si la carga est siendo acelerada o desacelerada,

una cantidad proporcional de fuerza est siendo manejada por el motor adems

del valor de realimentacin del PID. El lazo del PID en esta situacin usa la

informacin de la realimentacin para incrementar o decrementar la diferencia

entre el setpoint y el valor del primero. Trabajando juntos, la combinacin

avanaccin-realimentacin provee un sistema ms confiable y estable.

Otro problema que posee el PID es que es lineal. Principalmente el desempeo de

los controladores PID en sistemas no lineales es variable. Tambin otro problema

comn que posee el PID es, que en la parte derivativa, el ruido puede afectar

al sistema, haciendo que esas pequeas variaciones, hagan que el cambio a la

salida sea muy grande. Generalmente un Filtro pasa bajo ayuda, ya que eliminalas componentes de alta frecuencia del ruido. Sin embargo, un FPB y un control

derivativo pueden hacer que se anulen entre ellos. Alternativamente, el control

derivativo puede ser sacado en algunos sistemas sin mucha prdida de control.

Esto es equivalente a usar un controlador PID como PI solamente.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Avanacci%C3%B3n&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_instant%C3%A1neahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_instant%C3%A1neahttp://es.wikipedia.org/wiki/Linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pasa_bajohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_pasa_bajohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_instant%C3%A1neahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_instant%C3%A1neahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Avanacci%C3%B3n&action=edit&redlink=1


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La ejecucin material de control PID

En la historia temprana del proceso de control automtico, el controlador PID se

implementa como un dispositivo mecnico. Estos controladores mecnicos utilizan

una palanca , resorte y una masa y se energizaron a menudo por aire

comprimido. Estos neumticos son los controladores una vez que el estndar de la

industria.

Electrnicos analgicos controladores se pueden hacer de un estado

slido o tubo amplificador , un condensador y una resistencia .Electrnica loops

analgicos de control PID con frecuencia se encontraban dentro de los sistemas

electrnicos ms complejos, por ejemplo, la colocacin de la cabeza de

una unidad de disco , el condicionamiento de la energa de una fuente de

alimentacin , o incluso el circuito de deteccin de movimiento de un

moderno sismgrafo . Hoy en da, los controladores electrnicos han sido

reemplazados por los controladores digitales implementados

con microcontroladores o FPGAs .

Controladores PID ms modernos de la industria se implementan en controladores

lgicos programables (PLCs) o como un panel montado en un dispositivo

digital. Implementaciones de software tienen la ventaja de que son relativamente

baratos y son flexibles con respecto a la implementacin del algoritmo PID.

Voltajes variables pueden ser aplicadas por el tiempo proporcional forma de ancho

de pulso modulacin (PWM) - un tiempo de ciclo es fijo, y la variacin se consigue

variando la proporcin del tiempo durante este ciclo que el controlador emite una

(o -1) en lugar de 0. En un sistema digital de las proporciones posibles son

discretos - por ejemplo, incrementos de 0,1 segundos dentro de un tiempo de ciclo

de 2 segundos da 20 pasos posibles: incrementos porcentuales del 5% - lo que es

un error de discretizacin , pero para alta resolucin satisfactoria suficiente tiempo

esto produce rendimiento.

Alternativa nomenclatura y formas PID

forma PID Ideal versus estndarLa forma del controlador PID con mayor frecuencia en la industria, y el ms

relevante para afinar los algoritmos de uno es la forma estndar .En esta forma

la ganancia se aplica a la , y trminos, obtenindose:
http://en.wikipedia.org/wiki/Leverhttp://en.wikipedia.org/wiki/Spring_(device)http://en.wikipedia.org/wiki/Masshttp://en.wikipedia.org/wiki/Pneumatichttp://en.wikipedia.org/wiki/Analog_circuithttp://en.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_tubehttp://en.wikipedia.org/wiki/Capacitorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistancehttp://en.wikipedia.org/wiki/Disk_drivehttp://en.wikipedia.org/wiki/Power_supplyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Power_supplyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Seismometerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Microcontrollershttp://en.wikipedia.org/wiki/FPGAhttp://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controllerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controllerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Time_proportioninghttp://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cycle_time&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Discretization_errorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Discretization_errorhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cycle_time&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Time_proportioninghttp://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controllerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controllerhttp://en.wikipedia.org/wiki/FPGAhttp://en.wikipedia.org/wiki/Microcontrollershttp://en.wikipedia.org/wiki/Seismometerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Power_supplyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Power_supplyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Disk_drivehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistancehttp://en.wikipedia.org/wiki/Capacitorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_tubehttp://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_tubehttp://en.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Analog_circuithttp://en.wikipedia.org/wiki/Pneumatichttp://en.wikipedia.org/wiki/Masshttp://en.wikipedia.org/wiki/Spring_(device)http://en.wikipedia.org/wiki/Lever


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donde

es la integral en el tiempo

es el tiempo de derivada

En esta forma estndar, los parmetros tienen un significado fsico claro. En

particular, la suma interna produce un nuevo valor nico error que se compensa

por errores en el futuro y el pasado. La adicin de los componentes proporcionales

y derivado eficazmente predice el valor de error en segundos (o muestras) en

el futuro, suponiendo que el control de bucle se mantiene sin cambios. El

componente integral ajusta el valor de error para compensar la suma de todos los

errores del pasado, con la intencin de su eliminacin completa en segundos (omuestras). El valor resultante compensado solo error es escalado por la ganancia

individual .

En la forma paralela ideal, se muestra en la seccin teora controlador

los parmetros de ganancia estn relacionados con los parmetros de la forma

estndar a travs de y . Esta forma paralela, donde los

parmetros son tratados como ganancias simples, es la forma ms general y

flexible. Sin embargo, es tambin la forma en que los parmetros tienen la menor

interpretacin fsica y se reserva generalmente para el tratamiento terico del

controlador PID.El impreso normalizado, a pesar de ser un poco ms compleja

matemticamente, es ms comn en la industria.

Bases en la accin derivada de PV

En los sistemas de control ms comerciales, la accin derivado se basa en el PV

en lugar del error. Esto es porque la versin digitalizada del algoritmo produce un

pico no deseado grande cuando el SP es cambiado. Si el SP es constante,

entonces los cambios en la PV ser el mismo que los cambios en el error. Por lo

tanto esta modificacin no hace ninguna diferencia a la forma en que el

controlador responde a procesar las perturbaciones.


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Bases en la accin proporcional sobre PV

La mayora de los sistemas de control comerciales ofrecen la posibilidad de fundartambin la accin proporcional sobre PV. Esto significa que slo la accin integral

responde a los cambios en el SP. Mientras que al principio esto podra parecer a

afectar negativamente a la hora de que el proceso se llevar a responder a los

cambios, el controlador puede ser reajustado para dar casi la misma respuesta -

en gran parte por el aumento . La modificacin del algoritmo no afecta a la

forma en que el controlador responde a procesar las perturbaciones, pero el

cambio de sintonizacin tiene un efecto beneficioso. A menudo, la magnitud y

duracin de la perturbacin ser ms de la mitad. Como la mayora de los

controladores tienen que lidiar frecuentemente con los trastornos del proceso y

con relativa poca frecuencia con los cambios de SP, bien puesto a punto el

algoritmo modificado puede mejorar drsticamente el rendimiento del proceso.

Mtodos de optimizacin, tales como Ziegler-Nichols y Cohen-Coon, no sern

fiables cuando se utiliza con este algoritmo. El rey describe una efectiva carta

basada en el mtodo.

Laplace forma del controlador PID

A veces es til para escribir el regulador PID en la transformada de Laplace forma:

Habiendo el controlador PID escrito en forma de Laplace y que tiene la funcin de

transferencia del sistema controlado hace que sea fcil determinar la funcin de

transferencia de bucle cerrado del sistema.

PID polo cero de cancelacinLa ecuacin PID se puede escribir en esta forma:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laplace_transformhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transfer_functionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transfer_functionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transfer_functionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Transfer_functionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Laplace_transform


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Cuando se utiliza esta forma es fcil determinar la funcin de transferencia en lazo

cerrado.

Si

Entonces

Esto puede ser muy til para eliminar los polos inestables

Series / interactuar forma

Otra representacin del controlador PID es la serie, o que interactan forma

donde los parmetros estn relacionados con los parmetros de la forma estndar

a travs

, y

con

.

Esta forma consiste esencialmente de un controlador PD y PI en serie, y se hizo

tempranos (analgico) controladores ms fcil de construir. Cuando los

controladores ms tarde se convirti digital, muchas llevada por medio de la forma

que interactan.

la aplicacin discreta


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El anlisis para el diseo de una aplicacin digital de un controlador PID en

un microcontrolador (MCU) o FPGA dispositivo requiere la forma estndar del

controlador PID que discretiza .[ 13 ]Aproximaciones de primer orden derivados se

hacen hacia atrs las diferencias finitas . El trmino integral es discretiza, con un

tiempo de muestreo , como sigue,

El trmino derivativo se aproxima como,

As, un algoritmo de velocidad para la aplicacin del controlador PID discretiza en

un MCU se obtiene diferenciando , utilizando las definiciones numricas de laderivada primera y segunda y resolviendo para obtener y finalmente:

P seudocdigo

Aqu hay un bucle de software simple que implementa el algoritmo de control PID

en forma de su "ideal de forma paralela,":

previous_error = punto de referencia - process_feedbackintegral = 0

empezar:

esperar (dt)

error = punto de referencia - process_feedback

integral = integral + (* error dt)

derivada = (error - previous_error) / dt

salida = (Kp * Error) + (Ki * integrante) + (Kd * derivado)

previous_error = Error

goto inicio

regulador PI
http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontrollerhttp://en.wikipedia.org/wiki/FPGAhttp://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#cite_note-12http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#cite_note-12http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#cite_note-12http://en.wikipedia.org/wiki/Finite_differencehttp://en.wikipedia.org/wiki/Finite_differencehttp://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#cite_note-12http://en.wikipedia.org/wiki/FPGAhttp://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller


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Bloque bsico de un controlador PI.

Un controlador PI (proporcional-integral controlador) es un caso especial del

regulador PID en el que el derivado de (D) del error no se utiliza.

La salida del controlador est dada por

donde es el error o desviacin del valor real medido ( PV ) a partir de la puesta

a punto ( SP ).

.

Un controlador PI se puede modelar fcilmente en el software

como Simulink utilizando un "diagrama de flujo" cuadro de la participacin de

Laplace operadores:

donde

= Ganancia proporcional

= Ganancia integral

Establecer un valor para es a menudo una disminucin de los intercambios

comerciales entre exceso y aumentar el tiempo de establecimiento.

La falta de accin derivado puede hacer el sistema ms estable en el estado

estacionario en el caso de datos ruidosos. Esto es debido a la accin derivada es

ms sensible a los trminos de mayor frecuencia en las entradas.

Sin una accin derivado de un sistema de PI-controlada es menos sensible a las

alteraciones reales (sin ruido) y relativamente rpido en el estado y por lo tanto el

sistema ser ms lento para llegar a punto de ajuste y ms lento para responder a

las perturbaciones que un sistema bien afinado PID puede ser.
http://en.wikipedia.org/wiki/Simulinkhttp://en.wikipedia.org/wiki/Laplace_transformhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:PI_controller.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Laplace_transformhttp://en.wikipedia.org/wiki/Simulink


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Ejemplos prcticos

Se desea controlar el caudal de un flujo de entrada en un reactor qumico. En

primer lugar se tiene que poner una vlvula de control del caudal de dicho flujo, y

un caudalmetro, con la finalidad de tener una medicin constante del valor del

caudal que circule. El controlador ir vigilando que el caudal que circule sea el

establecido por nosotros; en el momento que detecte un error, mandar una seal

a la vlvula de control de modo que esta se abrir o cerrar corrigiendo el error

medido. Y tendremos de ese modo el flujo deseado y necesario. El PID es un

clculo matemtico, lo que enva la informacin es el PLC.

Se desea mantener la temperatura interna de un reactor qumico en su valor de

referencia. Se debe tener un dispositivo de control de la temperatura (puede ser

un calentador, una resistencia elctrica,...), y un sensor (termmetro). El P, PI o

PID ir controlando la variable (en este caso la temperatura). En el instante que

esta no sea la correcta avisar al dispositivo de control de manera que este acte,

corrigiendo el error. De todos modos, lo ms correcto es poner un PID; si hay

mucho ruido, un PI, pero un P no nos sirve mucho puesto que no llegara a

corregir hasta el valor exacto.

Aplicaciones / Ejemplo

Un ejemplo muy sencillo que ilustra la funcionalidad bsica de un PID es cuando

una persona entra a una ducha. Inicialmente abre la llave de agua caliente paraaumentar la temperatura hasta un valor aceptable (tambin llamado "Setpoint"). El

problema es que puede llegar el momento en que la temperatura del agua

sobrepase este valor as que la persona tiene que abrir un poco la llave de agua

fra para contrarrestar el calor y mantener el balance. El agua fra es ajustada

hasta llegar a la temperatura deseada. En este caso, el humano es el que est

ejerciendo el control sobre el lazo de control, y es el que toma las decisiones de

abrir o cerrar alguna de las llaves; pero no sera ideal si en lugar de nosotros,

fuera una maquina la que tomara las decisiones y mantuviera la temperatura que

deseamos?

Esta es la razn por la cual los lazos PID fueron inventados. Para simplificar las

labores de los operadores y ejercer un mejor control sobre las operaciones.

Algunas de las aplicaciones ms comunes son:


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Lazos de Temperatura (Aire acondicionado, Calentadores, Refrigeradores,

etc.)

Lazos de Nivel (Nivel en tanques de lquidos como agua, lcteos, mezclas,

crudo, etc.)

Lazos de Presin (para mantener una presin predeterminada en tanques,

tubos, recipientes, etc.)

Lazos de Flujo (mantienen la cantidad de flujo dentro de una lnea o tubo).

CONCLUSION.

Un controlador proporcional-integral-derivativo ( PID ) es un genrico de control debucle mecanismo de retroalimentacin ( control ), ampliamente utilizado en

los sistemas de control industrial - un PID es el controlador de retroalimentacinms comnmente utilizado. Un controlador PID calcula un "error" valor como ladiferencia entre una medida variable de proceso y un deseado punto de ajuste . Elcontrolador intenta reducir al mnimo el error mediante el ajuste de las entradas decontrol de proceso.

El clculo del controlador PID ( algoritmo ) consta de tres parmetros constantespor separado, y, en consecuencia a veces se llama de tres perodos de control :el proporcional , las integrales y derivado de los valores, que se denota P, I, yde D.Heursticamente , estos valores pueden ser interpretados en trminos detiempo: P depende del presente error, que en la acumulacin de pasadoserrores,

y D es una prediccin de futuros errores, basado en la tasa actual de cambio. Lasuma ponderada de estas tres acciones se utiliza para ajustar el proceso a travsun elemento de control tales como la posicin de una vlvula de control , o lapotencia suministrada a un elemento de calentamiento.
http://en.wikipedia.org/wiki/Control_loophttp://en.wikipedia.org/wiki/Control_loophttp://en.wikipedia.org/wiki/Feedback_mechanismhttp://en.wikipedia.org/wiki/Controller_(control_theory)http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_control_systemhttp://en.wikipedia.org/wiki/Process_variablehttp://en.wikipedia.org/wiki/Setpoint_(control_system)http://en.wikipedia.org/wiki/Algorithmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Proportionality_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Integralhttp://en.wikipedia.org/wiki/Derivativehttp://en.wikipedia.org/wiki/Heuristichttp://en.wikipedia.org/wiki/Control_valvehttp://en.wikipedia.org/wiki/Control_valvehttp://en.wikipedia.org/wiki/Heuristichttp://en.wikipedia.org/wiki/Derivativehttp://en.wikipedia.org/wiki/Integralhttp://en.wikipedia.org/wiki/Proportionality_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Algorithmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Setpoint_(control_system)http://en.wikipedia.org/wiki/Process_variablehttp://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_control_systemhttp://en.wikipedia.org/wiki/Controller_(control_theory)http://en.wikipedia.org/wiki/Feedback_mechanismhttp://en.wikipedia.org/wiki/Control_loophttp://en.wikipedia.org/wiki/Control_loop

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PID control automático (proporcional integral derivativo)