El controlador PID, nombre completo del controlador proporcional-derivado integral (controlador de derivación integral proporcional) es un algoritmo de control extremadamente importante en el campo del control industrial. Consiste en una unidad proporcional (P), unidad integral (I) y unidad diferencial (d) tres partes básicas, ajustando los parámetros de estas tres partes (Kp, Ki, KD) para lograr un control preciso del objeto controlado.
Principio del controlador PID
La idea central del controlador PID es predecir el estado futuro en función del estado actual del sistema (es decir, desviación) y el estado pasado (es decir, integral y diferencial de desviación), y ajustar la cantidad de control en consecuencia, de modo que el sistema La salida puede rastrear de manera rápida y precisa el valor establecido. Específicamente:
- Control proporcional (p):El efecto de control se genera de acuerdo con el tamaño del error, cuanto mayor sea el error, más fuerte es el efecto de control. El control proporcional puede responder rápidamente al error, reduciendo así el error de estado estacionario, pero no puede eliminar el error de estado estacionario.
- Control integral (i):Integra el error para eliminar la diferencia estática (es decir, error de estado estacionario). Mientras exista el error, el controlador integral continúa acumulando el control de salida hasta que el error sea cero. Una integral demasiado fuerte aumentará el sobrepeso del sistema e incluso hará que el sistema oscile.
- Diferencial (d) Control:refleja la tendencia del error, antes del efecto de control. El control diferencial puede reducir la cantidad de sobreimpulso, para superar la oscilación, mejorar la estabilidad del sistema y acelerar la respuesta dinámica del sistema.
Aplicación del controlador PID
Los controladores PID se utilizan ampliamente en una variedad de situaciones de control industrial debido a su simplicidad, practicidad y robustez, incluida, entre otros::
- Control de temperatura:como la producción química en el control de temperatura del reactor, para garantizar la calidad del producto y la seguridad de la producción.
- Control de presión:En sistemas de automatización industrial, control preciso de la presión de fluido.
- Control de flujo:Control estable del flujo en sistemas de transporte líquido o de gas.
- Control de nivel de líquido:Por ejemplo, el control automático del nivel del agua en los tanques de agua para mantener el nivel del agua dentro del rango de establecimiento.
- Control del robot:Se utiliza para realizar el seguimiento preciso del ángulo de la articulación, la velocidad y otros parámetros de movimiento, para que el robot pueda completar una variedad de trayectorias de movimiento complejas.
- Aeroespacial:Desempeña un papel importante en el control de actitud y el control de navegación de la aeronave para garantizar la estabilidad y la precisión de la aeronave.
Ventajas del controlador PID
- Estructura simple:El controlador PID tiene una estructura simple y es fácil de realizar y depurar.
- Fuerte adaptabilidad:Es aplicable a varios sistemas lineales y algunos sistemas no lineales, y no requiere un modelado preciso del modelo del sistema.
- Fuerte robustez:La fuerte capacidad y estabilidad anti-interferencia puede adaptarse a diferentes entornos de trabajo y cambios de carga.
- Bajo costo:El costo de realización es relativamente bajo y puede usarse ampliamente en varios sistemas de control de automatización industrial.
Parametrización de controladores PID
El rendimiento del controlador PID depende en gran medida del ajuste de los parámetros. Los métodos de sintonización de parámetros comúnmente utilizados incluyen el método de prueba y error, método empírico, método de relación crítica, etc. A través del ajuste razonable de los parámetros, el controlador PID puede lograr el mejor efecto de control.
En resumen, el controlador PID es una tecnología madura, un sistema de control ampliamente utilizado, sus características simples, prácticas y robustas lo hacen jugar un papel importante en el campo del control de automatización industrial.