Efectos de las Componentes Proporcional, Integral y Derivativa de un Algoritmo PID en la Respuesta de un Sistema



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Problema:
Quiero utilizar el VI PID en mi aplicación de control de lazo cerrado y necesito saber el efecto de cada componente en la respuesta del sistema.

Solución:
El Algoritmo Proporcional-Derivativo-Integral (PID) es el algoritmo de control más comúnmente utilizado en la industria. En el control PID, el algoritmo calcula la salida deseada del Actuador al calcular las respuestas proporcional, integral y derivativa. Por lo tanto, entender el efecto de cada componente PID es muy importante para afinar controladores PID.

Efecto Proporcional : La componente proporcional depende solamente del Error, el cual es la diferencia entre el Punto de Ajuste (Set Point) y la Variable del Proceso. La ganancia proporcional (Kc) determina la relación de la respuesta de la Salida con respecto al Error. Por ejemplo, si el Error tiene una magnitud de 10, una ganancia Proporcional de 5 generará una respuesta proporcional de 50. En general, incrementando la ganancia Proporcional se incrementará la velocidad del sistema y también disminuirá el error de estado estable el cual es la diferencia final entre la Variable del proceso y el Punto de Ajuste. Sin embargo, si la ganancia Proporcional es muy grande la varaible del proceso comenzará a oscilar. Si Kc es incrementada aún más, las oscilaciones serán cada vez más grandes y el sistema se volverá inestable.

Efecto Integral : La componente Integral tiene como proposito integrar el Error en el tiempo para minimizar el error de estado estable. Por lo tanto, la respuesta integral continuará incrementando con el tiempo a menos que el error sea cero. Sin embargo, la acción integral puede causar un sobre tiro, oscilación, y/o problemas de inestabilidad si la ganancia integral seleccionada (Ti) es muy pequeña. Note que valores más pequeños de Ti tendrán un efecto integral más fuerte en la respuesta del sistema.

Efecto Derivativo : La componente derivativa del algoritmo PID anticipa el comportamiento futuro del error por que la respuesta de la componente derivativa es proporcional a la tasa de cambio del error. Por lo tanto, en general la acción derivativa previene el sobre tiro y elimina las oscilaciones. Por otro lado, la mayoría de sistemas de control práticos utilizan una ganancia derivativa (Td) muy pequeña por que la respuesta derivativa es altamente sensible al ruido en la señal de la variable del proceso. Si la señal del sensor de retroalimentación, la cual representa la variable del proceso es ruidosa; la componente derivativa puede hacer el sistema de control inestable.

Refierase al manual de usuario del PID Control Toolkit abajo para más información.

Ligas Relacionadas:
User Manual: LabVIEW PID Control Toolkit for Windows
White Paper: Closed-Loop Control System
White Paper: Advanced Features in PID Tuning







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Día del Reporte: 11/21/2014
Última Actualización: 11/26/2014
Identificación del Documento: 2VO9SEVS