Controladores PID y control PID en sistemas de control

El control PID significa control proporcional-integral-derivativo. El control PID es un mecanismo de retroalimentación utilizado en un sistema de control. Este tipo de control también se conoce como control de tres términos y se implementa mediante un controlador PID. Al calcular y controlar tres parámetros - el proporcional, integral y derivativo de cuánto se desvía una variable de proceso del valor de punto de ajuste deseado - podemos lograr diferentes acciones de control para trabajos específicos.

Los controladores PID se consideran los mejores controladores en la familia de sistemas de control. Nicholas Minorsky publicó el artículo de análisis teórico sobre el controlador PID. Para el control PID, la señal actuadora consiste en la señal de error proporcional sumada con la derivada e integral de la señal de error. Por lo tanto, la señal actuadora para el control PID es:

La transformada de Laplace de la señal actuadora que incorpora el control PID es

Existen algunas acciones de control que se pueden lograr utilizando cualquiera de los dos parámetros del controlador PID. Dos parámetros pueden funcionar manteniendo el tercero en cero. Así, el controlador PID a veces se convierte en PI (proporcional-integral), PD (proporcional-derivativo) o incluso P o I. El término D (derivativo) es responsable de la medición de ruido, mientras que el término integral está destinado a alcanzar el valor objetivo del sistema. En los primeros días, el controlador PID se utilizaba como un dispositivo mecánico. Estos eran controladores neumáticos ya que estaban comprimidos por aire. Los controladores mecánicos incluyen resortes, palancas o masas. Muchos sistemas electrónicos complejos están equipados con un bucle de control PID. En la actualidad, los controladores PID se utilizan en PLC (programmable logic controllers) en la industria. Los parámetros proporcional, derivativo e integral pueden expresarse como – Kp, Kd y Ki. Todos estos tres parámetros tienen un efecto en el sistema de control en bucle cerrado. Afecta el tiempo de subida, el tiempo de asentamiento y el sobrepaso, así como el error de estado estable.

El control PID combina las ventajas de las acciones de control proporcional, derivativo e integral. Discutamos brevemente estas acciones de control.

Control Proporcional: Aquí, la señal actuadora para la acción de control en un sistema de control es proporcional a la señal de error. La señal de error es la diferencia entre la señal de entrada de referencia y la señal de retroalimentación obtenida de la entrada.

Control Derivativo: La señal actuadora consta de la señal de error proporcional sumada con la derivada de la señal de error. Por lo tanto, la señal actuadora para la acción de control derivativo está dada por,

Control Integral: Para la acción de control integral, la señal actuadora consta de la señal de error proporcional sumada con la integral de la señal de error. Por lo tanto, la señal actuadora para la acción de control integral está dada por

Un controlador PID tiene algunas limitaciones además de ser uno de los mejores controladores en el sistema de acción de control. El control PID es aplicable a muchas acciones de control, pero no funciona bien en caso de control óptimo. La principal desventaja es la ruta de retroalimentación. El PID no está provisto de ningún modelo del proceso. Otras desventajas son que el PID es un sistema lineal y la parte derivativa es sensible al ruido. Una pequeña cantidad de ruido puede causar un gran cambio en la salida.

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