Proporcional integral derivativo
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Los controladores PID (Proporcional Integral Derivativo) son los tipos de dispositivos de electrónica de control cuya tecnología intenta mantener su salida en un nivel predeterminado.
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[editar] Funcionamiento
Para mantener una salida constante, el controlador mide la salida y controla la entrada (usualmente un sensor) y aplica modelos matemáticos a la diferencia de las dos (denominada error).
El error es luego tratado en tres diferentes maneras simultáneamente.
[editar] Proporcional
El error es multiplicado por una constante proporcional P (banda proporcional del controlador), y enviada a la salida (del controlador)<>se denomina variable manipulada<>. P representa la banda ó % de la escala de medición donde operará la válvula en su totalidad. La salida del controlador es proporcional a la ganancia o sea el inverso del % de Banda Proporcional y el error o desviación del sistema.
El modo de control poporcional, està basado en un algoritmo lineal y proporcional, que tiene como objetivo reducir la magnitud del error (diferencia entre el punto de ajuste y la mediciòn), así dará estabilidad al proceso. El modo de control proporcional no considera el tiempo y solo se ve afectado por el tiempo muerto y el tiempo de reacción del retardo del proceso.
Si lo deseas puedes recurrir a una explicación más extensa en la página dedicada a los estudiantes e ingenieros en control automático http://www.caoscontrol.com
El modo proporcional trabaja para dar estabilidad al proceso, tiene como desventaja que produce un error en estado estacionario; siendo más estricto, el modo proporcional depende de:
- el valor del error ( diferencia entre el S.P. y la Medición)
- el % de Banda Proporcional (inverso de la ganancia proporcional)
- posición inicial de la válvula (bias)
lo anterior está explicado en un artículo denominado "banda proporcional" que encuentras en la pág. web indicada 3 párrafos arriba.
[editar] Integral
El modo de control Integral tiene como propósito disminuir y eliminar el error en estado estacionario, provocado por el modo proporcional.
El error es integrado, lo cual tiene la función de promediarlo o sumarlo por un periodo de tiempo determinado; Luego es multiplicado por una constante I . I representa la constante de integración. Posteriormente, la respuesta integral es adicionada al modo Proporcional para formar el control P + I con el propósito de obtener una respuesta estable del sistema sin error estacionario.
El modo integral presenta un desfasamiento en la respuesta de 90º que sumados a los 180º de la retroalimentación ( negativa ) acercan al proceso a tener un retraso de 270º, luego entonces solo será necesario que el tiempo muerto contribuya con 90º de retardo para provocar la oscilación del proceso. <<< la ganancia total del lazo de control debe ser menor a 1 , y así inducir una atenuación en la salida del controlador para conducir el proceso a estabilidad del mismo >>>
Sí te quedan dudas puedes consultar a hmedellinv@yahoo.com.mx
[editar] Derivativo
La acción derivativa se manifiesta cuando hay un cambio en el valor absoluto del error; (si el error es constante, solamente actúan los modos proporcional e integral).
El error es la desviación existente entre el punto de medida y el punto de ajuste "SP".
La función de la acción derivativa es mantener el error al mínimo corrigiéndolo proporcionalmente con la velocidad misma 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 señales anteriores ( P+I ). gobernar la respuesta de control a los cambios en el sistema ya que una mayor derivativa corresponde a un cambio más rápido y el controlador puede responder acordemente.
[editar] Significado de las constantes
P constante de proporcionalidad: se puede ajustar como el valor de la ganancia del controlador o el % de Banda Proporcional
I constante de integración: indica la velocidad con la que se repite la acción proporcional.
D constante de derivación: hace presente la respuesta de la acción proporcional (duplicándola), sin esperar (a que el error se duplique). El valor indicado por la contante de derivación es el lapso de tiempo durante el cual se manifiestará la acción proporcional correspòndiente a 2 veces el error y después desaparecerá.
Tanto la acción Integral como la acción Derivativa, afectan a la ganancia dinámica del proceso.
[editar] Usos
Por tener una exactitud mayor a los controladores proporcional, proporcional derivativo y proporcional integral se utiliza en aplicaciones más cruciales tales como control de presión, flujo, química, fuerza, velocidad y otras variables. Además es utilizado en reguladores de velocidad de automóviles.
[editar] conclusiones
El uso de los modos de control, es siempre conforme a las características del proceso, lo cual significa que debemos enteder bien la operación del proceso antes de automatizarlo y de proceder a las rutinas de los algoritmos de control, veamos unos ejemplos:
El modo On-Off, es un caso especial del modo proporcional aplicable solamente a un proceso estático, ya que la ganancia del On-Off es infinita ( B. P. = 0 ). Cuando solo deseamos dar estabilidad al proceso, el modo proporcional es suficiente.
Ahora sabemos que el modo proporcional tiene la desventaja de producir un error estacionario ( stand by response ), para corregirlo es necesario hacerlo integrando el error y ésta es una función del tiempo f(t) = 1 / Iintegrale(t) . Siendo I la denominada constante de integración que representa la ganancia con la que el modo integral contribuye.
¿ Cuando aplicar la acción derivativa ?, CUANDO EXISTE UN CAMBIO DE CARGA y no podemos esperarnos a que la acción integral corrija el error por si sola, entonces medimos la velocidad con la que se produce el error y el controlador responderá con la rapidez necesaria para evitar que el error aumente.
[editar] Enlaces externos
- Proyecto para un controlador PID
- Implementación de controles PID para aplicaciones en robótica.
- simulador de control PI
- www.caoscontrol.com
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