Implementación De Controladores Pid Empotrados

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA
MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE
“BOLIVIA”




IMPLEMENTACIÓN DE CONTROLADORES PID EMPOTRADOS

CODIGOS: A7625-2

APELLIDOS Y NOMBRES: - Gantier Cadena Rodrigo


FECHA: Martes 13 de septiembre del 2011
RESUMEN:
En el presente trabajo es una monografía sobre la implantación de controladores PID en microcontroladores, en un sistema empotrado.
En el presente trabajo es una monografía sobre la implantación de controladores PID en micro controladores, en un sistema empotrado.

Descripción del tema

Un controlador PID es una técnica de control por realimentación la cual calcula le desviación del error entre el valor medio y el que se quiere obtener, para aplicar una acción correctiva.
Esta técnica decontrol tiene una forma de ecuación característica la cual tiene tres parámetros. Parámetro Proporcional, integral y derivativo. La acción integral nos proporciona error cero en estado estacionario, el término derivativo determina la relación de tiempo en la que el error se produce y el proporcional es la relación actual del error.
Esta técnica de control evoluciono durante los últimos tiempos,siendo implementados en micros controladores o en solo circuito integrado. Esto gracias a la evolución de estos dispositivos digitales, en su tiempo de respuesta, numero de bits usados, implementación de ADC y DAC incorporados. Siendo estos sistemas empotrados o embebidos una solución a los sistemas de control.
Problemática

Los sistemas de control empotrados son por lo general aplicaciones de unasola función, una entrada y una salida. Son sistemas de bajo costo y respuesta en tiempo real, toman en cuenta los requerimientos, especificaciones del usuario, arquitectura, diseño de componentes y la integración de los sistemas con el hardware y el software.
Análisis de los trabajos revisados

El primer texto consultado es “Case study PID control ina FPGA” el cual da una guía como diseñarun controlador PID en un FPGA para controlar la salida de voltaje y corriente que están conectada a una carga.
Primero se selecciona la ecuación de PID a utilizar, que la ecuación tradicional.
ut=ket+ 1TI0te(t)dt+TDddte(t)
Los parámetros de ajuste son k, TI y TD, siendo u(t) la señal de control, e(t) la señal de error que es la señal de referencia menos la señal de salida.
La función detransferencia aplicable a los controladores digitales (formula discreta en términos de Z), siguiendo la ecuación clásica de PID que tiene la siguiente forma.
Uz= KpEz+KI1-z-1Ez+KD(1-Z-1)E(z)
Para introducir esta ecuación en términos de Z a un controlador digital se lo hace a través de la expansión de muestras incrementales, quedando una ecuación de la siguiente forma.
Uz=uk-1+kpek-ek-1+kITIek+kDTI(ek-2e(k-1)e(k-2))
Esta ecuación usa los estados anteriores del sistema para calcular la entrada.
Los términos proporcionales y derivativos se establecen en cero en la ponderación. La reducción de la ponderación proporcional nos da una respuesta más suave y con un sobre pico menor cuando hay cambios bruscos en la referencia.
La reducción del termino derivativo mejora la respuesta del sistemafrente a perturbaciones de frecuencia de alto ruido, cuando existen perturbaciones de alta frecuencia se debe reducir al máximo el termino derivativo o incluir filtros, para estas frecuencias.
Esta ecuación es la más utilizada en la implementación de controladores PID por tener una respuesta en la que se pueden cambiar los parámetros y tiene reducción en la saturación del efecto proporcional yderivativo.
Para el muestreo con el ADC se incluyen filtros que promedian la señal de voltaje y corriente para no saturar el término integral.
El segundo trabajo alcalizado es “Software PID Control of an Inverted Pendulum Using the PIC16F684”, esta hoja de aplicación controla un péndulo invertido con el algoritmo de PID siendo este un sistema inherentemente inestable. Consta esta implementación...