¿Qué es un regulador PID? Sus variedades, funcionamiento y propósitos

Reguladores PID – ¿Qué son y cómo funcionan?

Controlador PID es el algoritmo de gestión más utilizado en la automatización y las funciones industriales, y más del 95% de los controladores económicos son del tipo PID. Los reguladores PID se utilizan para una gestión más exacta y correcta de los parámetros variados.

La mayoría de las veces se utilizan para regular la temperatura, la tensión, el ritmo, el movimiento y diferentes cursos de variables. Gracias a su gran eficacia y a su sencillez práctica, han sido aceptadas por funciones industriales monumentales en las que la gestión más exacta es el requisito principal. Echemos un vistazo a cómo funciona el regulador PID?

¿Qué es un regulador PID?

Una mezcla de acciones proporcionales, integrales y de desprendimiento se denomina generalmente movimiento PID y de ahí la identificación, PID (Proporcional-Integral-Spinoff) controlador. Estos tres coeficientes fundamentales son distintos en cada controlador PID para una utilidad concreta, con el fin de obtener una respuesta óptima.

Obtendrá el parámetro de entrada del sensor que se denomina curso preciso de la variable. Además, acepta la salida especificada del actuador, que se denomina variable de ajuste, tras lo cual calcula y combina las respuestas proporcional, integral y de desviación para calcular la salida del actuador.

¿Qué es un regulador PID? - Controlador PID para el control del proceso

Tiene en cuenta el sistema de gestión diaria probado anteriormente determinar durante el cual la variable de método de un curso debe mantenerse en un grado seleccionado. Supone que la variable del método es la temperatura (en grados centígrados). Para medir la variable del método (es decir, la temperatura), se utiliza un sensor (digamos un RTD).

Un nivel establecido es la respuesta especificada del método. Supongamos que el método debe mantenerse a 80 grados centígrados, tras lo cual el nivel establecido es de 80 grados centígrados. Supongamos que la temperatura medida por el sensor es de 50 grados centígrados, (que no es nada, pero es un curso variable), pero el nivel de temperatura fijado es de 80 grados centígrados.

Esta desviación del valor preciso del valor especificado dentro del algoritmo de gestión PID hace que se suministre la salida al actuador (aquí es un calentador) en función de la mezcla de las respuestas proporcional, integral y de desviación. A continuación, el regulador PID varía repetidamente la salida al actuador hasta que la variable del método se estabilice en el valor establecido Esto también se conoce como sistema de gestión de sugerencias de bucle cerrado.

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Funcionamiento del regulador PID

En la gestión de la guía, el operador puede aprender periódicamente la variable del método (que debe ser gestionada de forma similar a la temperatura, el movimiento, el ritmo y muchas otras) y regular la variable de gestión (que debe ser manipulada con el objetivo de proporcionar la variable de gestión a los límites prescritos de forma similar a un factor de calentamiento, válvulas de movimiento, entrada del motor y muchas otras). Sin embargo, en la gestión automatizada, la medición y el ajuste se realizan mecánicamente de forma estable.

Funcionamiento del regulador PID - Control manual por parte del operador

Todos los controladores industriales de moda son del tipo automático (o controladores de bucle cerrado), que suelen estar hechos para proporcionar una o una mezcla de acciones de gestión. Estas acciones de gestión incorporan

  • Controlador ON-OFF
  • Controlador proporcional
  • Regulador proporcional-integral
  • Controlador proporcional-spinoff
  • Controlador Proporcional-Integral-Spinoff

En el caso del controlador ON-OFF, existen dos estados potenciales para gestionar la variable manipulada, es decir, totalmente ON (cuando la carrera de la variable está por debajo del nivel establecido) o totalmente OFF (cuando la carrera de la variable está por encima del nivel establecido). Por lo tanto, la salida puede ser de naturaleza oscilante. Para conseguir una gestión exacta, la mayoría de las industrias utilizan el controlador PID (o PI o PD dependerá del dispositivo). Nos permite echar un vistazo a estas acciones de gestión.

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Controlador P

Gestión proporcional o simplemente Controlador P produce la salida de gestión proporcional al error actual. En este caso, el error es la diferencia entre el nivel establecido y el curso de la variable (es decir, e = SP – PV). Este valor de error multiplicado por el valor proporcional (Kc) determina la respuesta de salida, o en otras palabras, el valor de salida proporcional decide la relación entre la respuesta de salida proporcional y el valor de error.

Por ejemplo, la magnitud del error es 20 y Kc es 4, entonces la respuesta proporcional puede ser 80. Si el valor del error es cero, la salida o respuesta del regulador puede ser cero. La velocidad de respuesta (respuesta transitoria) se eleva aumentando el valor del Kc proporcional. Sin embargo, si Kc se eleva más allá de lo convencional varía, la carrera variable empieza a oscilar a mayor velocidad y provocará la inestabilidad del sistema.Diagrama de bloques del controlador PRespuesta de control PAunque el controlador P ofrece estabilidad de la variable del método con una buena tasa de respuesta, siempre habrá un error entre el nivel establecido y el curso preciso de la variable. En muchas circunstancias, este regulador está provisto de una guía de reajuste o de polarización con el fin de reducir el error cuando se utiliza solo. Sin embargo, este controlador no puede alcanzar el estado de error cero. Por lo tanto, siempre habrá un estado de error suave dentro de la respuesta del controlador p, como se ha demostrado en la determinación.

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Controlador I

  • Controlador integral o Controlador I se utiliza principalmente para reducir el error de estado regular del sistema. La parte integral integra el periodo de tiempo del error en un periodo de tiempo hasta que el error se vuelve cero. Esto hace que incluso un pequeño error que valga la pena disparar proporcione una respuesta integral excesiva. En la situación de error cero, la salida se mantiene al valor final del dispositivo de gestión con el objetivo de mantener el error de estado regular en cero, sin embargo, en el caso del controlador P, la salida es cero cuando el error es cero.Respuesta de control - I Controlador

Si el error es destructivo, la respuesta integral o la salida pueden disminuir. La velocidad de respuesta es lenta (significa responder con lentitud) cuando sólo se utiliza el controlador I, sin embargo, mejora la respuesta del estado regular. Al bajar la realización integral Ki, el índice de respuesta es alto.

Respuesta del controlador PI - Respuesta del controlador PI

Para muchas funciones, los controles proporcionales e integrales se mezclan para conseguir una buena velocidad de respuesta (en el caso del controlador P) y una mayor respuesta en estado estacionario (en el caso del controlador I). Más a menudo Controladores PI se utilizan en operaciones industriales con el objetivo de mejorar las respuestas transitorias además de las respuestas de estado regular Las respuestas de I-control sólo, p-control sólo y gestión de PI se demuestran en lo siguiente.

Respuestas de Control PI

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D- Respuesta del controlador

A controlador de la red de distribución (o simplemente Controlador D) ve lo rápido que es el curso de los cambios de la variable por unidad de tiempo y emite el resultado proporcional a la velocidad del cambio. La salida del spinoff es la misma que la velocidad de cambio de error multiplicada por un spinoff fijo. El regulador D se utiliza cuando la variable del procesador empieza a variar a un ritmo excesivo.

En este caso, el controlador D golpea el último artilugio de gestión (similar a las válvulas de gestión o al motor) en un recorrido tal que contrarresta el cambio rápido de una carrera variable. Es famoso que el controlador D por sí solo no puede utilizarse para ninguna función de gestión.Ecuación de los reguladores PID

El movimiento de espinazo aumentará el ritmo de la respuesta, como consecuencia de que entra en acción, anticipando así los hábitos a largo plazo del error. El controlador D responde rápidamente a las modificaciones en el curso de la variable, si el periodo de spinoff es gigante (lo que se consigue aumentando el spinoff fijo o el tiempo Td).

En muchos controladores PID, la respuesta de control D depende únicamente del curso de la variable, razonablemente, y no del error. Así se evitan los picos en la salida (o el aumento repentino de la salida) en caso de cambio repentino del nivel fijado por el operador. Además, la mayoría de los programas de gestión utilizan mucho menos tiempo de spinoff td, porque la respuesta de spinoff puede ser muy delicada al ruido dentro de la carrera variable que acaba produciendo una salida extraordinariamente excesiva incluso para una pequeña cantidad de ruido.Reguladores PID, respuesta de control D

Debido a este hecho, combinando las respuestas proporcional, integral y de gestión de los desprendimientos, se conforma un controlador PID. Un controlador PID encuentra una utilidad común; sin embargo, debes conocer los ajustes del PID y ajustarlo correctamente para que proporcione la salida especificada. La sintonización es el método para obtener una respuesta perfecta del controlador PID mediante el establecimiento de buenos puntos óptimos de los parámetros proporcional, integral y de desviación.Respuesta del PID

Existen estrategias totalmente diferentes de ajuste del controlador PID para obtener la respuesta deseada. Algunas de estas estrategias incorporan la prueba y el error, el enfoque de la curva de respuesta y la metodología de Zeigler-Nichols. Lo más habitual es utilizar las estrategias de Zeigler-Nichols y de prueba y error.

Se trata del regulador PID y su funcionamiento. Debido a la sencillez de la construcción del controlador, los controladores PID son relevantes para muchos procesos. Y además, puede ajustarse para cualquier curso, incluso con la realización de un maniquí matemático detallado, por supuesto. Entre las funciones incorporadas, el controlador PID se basa principalmente en la gestión del ritmo del motor, la gestión de la temperatura, la gestión de la tensión, la gestión del movimiento, el grado de líquido y muchas otras.

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Controladores PID en tiempo real

Existen diferentes tipos de controladores PID disponibles en el mercado actual, que pueden utilizarse para todo tipo de gestión industrial similar a la de grado, movimiento, temperatura y tensión. Cuando decidas controlar dichos parámetros para un curso de utilización del PID, las opciones incorporan el uso de un PLC o de un controlador PID autónomo.

Los controladores PID autónomos se utilizan en el lugar en el que quieres controlar y gestionar uno o dos bucles o en las condiciones del lugar en las que es difícil introducir programas más grandes. Estos aparatos de gestión dedicados ofrecen muchas opciones para gestionar bucles simples y dobles. Los reguladores PID autónomos suministran una serie de ajustes de niveles de consigna y generan igualmente la imparcialidad de una serie de alarmas.PID autónomo - Reguladores PID en tiempo real

Algunos de estos controladores autónomos incorporan controladores de temperatura Yokogava, controladores PID Honeywell, controladores PID de autoajuste OMEGA, controladores PID ABB y controladores PID Siemens.

En muchas de las funciones de gestión, los PLC se utilizan como controladores PID. Los bloques PID se incorporan a los PLCs/PACs y eso da opciones superiores para una gestión exacta. Los autómatas programables son más inteligentes y eficaces que los controladores autónomos y simplifican el trabajo. Cada PLC consta del bloque PID en su programa de programación, ya sea Siemens, ABB, AB, Delta, Emersion o Yokogava PLC.

La determinación que aparece debajo muestra la Bloque PID de Allen Bradley (AB) y su ventana de configuración.Bloque PID en el software Rs LogixVentana de configuración del PID en el PLC

La determinación inferior muestra la Bloque PID Siemens.Bloque PID Siemens

Lo siguiente determina las visualizaciones Controlador PID VIs proporcionados por el kit de herramientas PID de LabVIEW.VIs de controladores PID proporcionados por el kit de herramientas PID de LabVIEW

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