proy
El controlador PID
Fernando Morilla García
Dpto. de Informática y Automática
ETSI de Informática, UNED
Madrid 11 de enero de 2007
1 Introducción (1/3)
Esquema básico de control PID
Perturbaciones
DV
Control
Consigna
Error
+
Salida
PID
SP
-
E
Proceso
OP
PV
F. Morilla
1 Introducción (2/3)
Es la extensión natural del controladoron-off
Es suficiente para muchos problemas de control
Más del 95% de los lazos de control utilizan el PID
Ha sobrevivido a los cambios tecnológicos
Aparición del microprocesador
Autosintonía
Planificación de ganancia
Tiene algunas funciones importantes
Utiliza la realimentación para rechazar las perturbaciones
Elimina el error estacionario con la acción integral Puede anticipar el futuro con la acción derivativa
No es trivial ajustarlo para conseguir los mayores
beneficios sobre el proceso
Tres parámetros de control
F. Morilla
1 Introducción (3/3)
e
El control PID combina las
tres acciones:
D
Proporcional (P)
Integral (I)
Derivativa (D)
P
I
t
Controlador PID continuo
Kp
t
de( t )
u ( t ) = K p e(t ) +
e( t ) dt + K p Td
∫
Ti o
dt
P
I
D
F. Morilla
2 Parámetros de control (1/3)
Ganancia proporcional (Kp)
Es la constante de proporcionalidad en la acción de
control proporcional .
Kp pequeña
acción proporcional pequeña
Kp grande
acción proporcional grande
e(t)
acción
proporcional
Kpe(t)
F. Morilla
2 Parámetros de control (2/3)
Constantede tiempo integral (Ti)
El tiempo requerido para que la acción integral
contribuya a la salida del controlador en una
cantidad igual a la acción proporcional.
Ti pequeño
acción integral grande
Ti grande
acción integral pequeña
acción
proporcional
Kpe(t)
e(t)
OP
Ti
acción
integral
Kp
Ti
∫ e(t)dt
F. Morilla
2 Parámetros de control (3/3)
Constante detiempo derivativa (Td)
El tiempo requerido para que la acción proporcional
contribuya a la salida del controlador en una
cantidad igual a la acción derivativa.
Td pequeño
acción derivativa pequeña
Td grande
acción derivativa grande
acción
derivativa
KpTd de
dt
e(t)
OP
Td
acción
proporcional
Kpe(t)
F. Morilla
3 Acciones de control (1/4)
Acción proporcional
Produce una señal de control proporcional a la
señal de error.
Características: Simple
Fácil de sintonizar (un solo parámetro)
Puede reducir, pero no eliminar, el error en estado
estacionario
DV
DV
PV
OP
PV
Proceso
en lazo abierto
DV
PV PV
SP
+-
Proceso
KP
OP
KP
con acción proporcional
F. Morilla
3 Acciones de control (2/4)
Acción integral
Proporciona una corrección para compensar las
perturbaciones y mantener la variable controlada
en el punto de consigna.
Características: Elimina errores estacionarios
Más del 90% de los lazos de control utilizan PI
Puede inestabilizar al sistema si Ti disminuye mucho
PV
con acción integral
DV
SP
+-
PV
OP
Kp,Ti
PV
Ti = ∞
sin acción integral
Proceso
DV
Control PIF. Morilla
3 Acciones de control (3/4)
Acción derivativa
Anticipa el efecto de la acción proporcional para
estabilizar más rápidamente la variable controlada
después de cualquier perturbación.
Mismo valor de las
acciones P e I pero
diferente valor de la
derivada del error
e
I
P
e
I
t
t
DV
OP
SP
+-
Kp,Td
P
PV
Td aumenta
PV
ProcesoControl PD
DV
F. Morilla
3 Acciones de control (4/4)
Comparación de las acciones de control cuando se ha
producido un cambio brusco en la referencia
Control P
(K p = 10)
0
5
10
15
20
Control PD
(K p = 10, T d = 1)
25
30
35
40
0
5
Control PI
(K p = 10, T i = 15)
0
5
10
15
20
25
10
15
20
25
30
35
40...
Regístrate para leer el documento completo.