PID (Proporcional, Integrador y Derivativo)
El control automático desempeña un papel importante en los procesos de manufactura industrial.
El control automático desempeña un papel importante en los procesos de manufactura industrial.
El controlador PID (análogo y digital) es complejamente estudiado en la asignatura de CIBERNETICA II y III en ingenieria de sistemas de la Uniamazonia. Gracias al nuevo enfoque sobre herramientas virtuales academcias que el Ing. Gabriel Marin ofrece para el aprendizaje sobre elementos y tecnicas de control es que podemos conocer estos mecanismos ciberneticos.
Como desarrollador de software siempre me habia visto aislado de la matematica de control, tanto asi que repeti en varias ocasiones asignaturas relacionadas con la matematicas, no es que las matematicas sean el coco en mi campo mental, solo que mi vison no es la de especializarme como matematico o cibernetico.
En dias atras no veia la realidad y el beneficio de llevar el control en los sistemas a traves de procesos matematicos, ahora entiendo que los sistemas de control son muy importantes en los desarrollos tecnologicos y el ajuste de control que quiero llevar sobre estos desarrollos, especialemente ahora que nace la idea de realizar como trabajo de grado un sistema de control orienta a la web.
En dias atras no veia la realidad y el beneficio de llevar el control en los sistemas a traves de procesos matematicos, ahora entiendo que los sistemas de control son muy importantes en los desarrollos tecnologicos y el ajuste de control que quiero llevar sobre estos desarrollos, especialemente ahora que nace la idea de realizar como trabajo de grado un sistema de control orienta a la web.
En esta publicacion mostrare la experiencia en el proceso de implementacion de un PID en el simulador de componentes electronicos PROTEUS
Ontologia.
DISEÑO DE UN CONTROLADOR PID (Proporcional, Integrador y Derivativo) ANALOGO PARA UN CIRCUITO RC DE SEGUNDO ORDEN
Ontologia.
- 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 para modificar 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 y/o recibe señales digitales.
- Conversor análogo/digital: es un dispositivo que convierte una señal analógica en una señal digital (1 y 0).
- Conversor digital/análogo: es un dispositivo que convierte una señal digital en 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 de referencia 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.
Bueno ahora si vamos al grano.
Se especifica que el diseño de un sistema de control se puede realizar ya sea en el dominio del tiempo o en el de la frecuencia. También se describen algunas especificaciones de diseño pero son únicas para cada diseño.
Para realizar un buen procedimiento se debe:
- Determinar que debe hacer el sistema y como hacerlo.
- Determinar la configuración del compensador.
- Determinar los valores de los parámetros del controlador para alcanzar los objetivos de diseño.
Se usan cálculos matemáticos y para esto nos apoyamos en el IDE Matlab para ubicar datos necesarios como los polos dominantes de nuestro sistema y observar si cumple o no con nuestras especificaciones de diseño.
Así mismo se cuenta con el IDE Proteus, el cual nos sirve para desarrollar la simulación que dará la verificación de los datos obtenidos y así poder constatar el funcionamiento de nuestro diseño de PID.
Pero, Cuales objetivos perseguimos con el diseño de este controlador?
- Obtener la función de transferencia de la planta o circuito rc para el que vamos a diseñar el controlador PID.
- Obtener la función de transferencia del controlador basado en el circuito con amplificadores operacionales (Proporcional - Integral - Derivativo).
- Obtener mediante la sisotool de Matlab la función de transferencia del controlador con los parámetros de diseño establecidos.
- Por medio de los resultados obtenidos con la sisotool de Matlab y el controlador hallado manualmente, calcular y seleccionar los elementos de circuito para el controlador PID.
- Simular el sistema de control de lazo cerrado compensado y no compensado ante una entrada escalón.
- Con base a los elementos de circuito calculados, simular mediante Proteus el circuito diseñado.
- Ensamble y pruebas del controlador.
¡ Nuestra Planta es un circuito RC.
Como se puede observar, la planta que hemos escogido es un sistema de segundo orden, ya que contiene dos elementos almacenadores de energía que son los condensadores Ca y Cb.
