Circuitos de contro pid

CONTROL DE POSICIÓN DE UN SERVOMECANISMO DE CORRIENTE DIRECTA

Objetivo:
Construcción de un controlador PID aplicable a cualquier proceso de una entrada / una salida, cuya señal de salida esté en el rango de 0 a 5 voltios de cd y la señal de entrada al proceso pueda ser una señal de –12 a +12 voltios de cd.

Descripción:

El control automático desempeña un papel importante en los procesosde manufactura, industriales, navales, aeroespaciales, robótica, económicos, biológicos, etc.
Como el control automático va ligado a, prácticamente, todas las ingenierías (eléctrica, electrónica, mecánica, sistemas, industrial, química, etc.).
El conocimiento del funcionamiento del siste}+{ma junto con el análisis de la función de transferencia de lazo abierto y del Lugar de las Raíces daránlas bases necesarias para seleccionar el controlador, el cual se construirá con elementos igualmente de fácil consecución en el mercado local y de muy bajo costo.

Para continuar con el tema es necesario definir ciertos términos básicos.

Conversor análogo/digital: es un dispositivo que convierte una señal analógica en una señal digital (1 y 0).
Conversor digital/análogo: es un dispositivo queconvierte una señal digital en Señal de salida: es la variable que se desea controlar (posición, velocidad, presión, temperatura, etc.). También se denomina variable controlada.
Señal de referencia: es el valor que se desea que alcance la señal de salida.
Error: es la diferencia entre la señal de referencia y la señal de salida real.
Señal de control: es la señal que produce el controlador paramodificar la variable controlada de tal forma que se disminuya, o elimine, el error.
Señal análoga: es una señal continua en el tiempo.
Señal digital: es una señal que solo toma valores de 1 y 0. El PC solo envía una señal analógica (corriente o voltaje).
Planta: es el elemento físico que se desea controlar. Planta puede ser: un motor, un horno, un sistema de disparo, un sistema de navegación,un tanque de combustible, etc.
Proceso: operación que conduce a un resultado determinado.
Sistema: consiste en un conjunto de elementos que actúan coordinadamente para realizar un objetivo determinado.
Perturbación: es una señal que tiende a afectar la salida del sistema, desviándola del valor deseado.
Sensor: es un dispositivo que convierte el valor de una magnitud física (presión, flujo,temperatura, etc.) en una señal eléctrica codificada ya sea en forma analógica o digital. También es llamado transductor. Los sensores, o transductores, analógicos envían, por lo regular, señales normalizadas de 0 a 5 voltios, 0 a 10 voltios o 4 a 20 mA.
Sistema de control en lazo cerrado: es aquel en el cual continuamente se está monitoreando la señal de salida para compararla con la señal dereferencia y calcular la señal de error, la cual a su vez es aplicada al controlador para generar la señal de control y tratar de llevar la señal de salida al valor deseado. También es llamado control realimentado.
Sistema de control en lazo abierto: en estos sistemas de control la señal de salida no es monitoreada para generar una señal de control.



MARCO TEORICO

Estructura del PIDConsideremos un lazo de control de una entrada y una salida (SISO) de un grado de libertad:

Los miembros de la familia de controladores PID, incluyen tres acciones: proporcional (P), integral (I) y derivativa (D). Estos controladores son los denominados P, I, PI, PD y PID.

P: acción de control proporcional, da una salida del controlador que es proporcional al error, es decir: u (t) = KP.e(t),que descripta desde su función transferencia queda:

Cp(s) = Kp (1)

Donde Kp es una ganancia proporcional ajustable. Un controlador proporcional puede controlar cualquier planta estable, pero posee desempeño limitado y error en régimen permanente (off-set).

I: acción de control integral: da una salida del controlador que es proporcional al error acumulado, lo que implica que es un modo de...