[Guia] PID

El control PID es una herramienta utilizada en sistemas automáticos para controlar lazos cerrados, por ejemplo sensores de temperatura entre otros tipos de sensores.
Si se requiere controlar automáticamente un sensor de temperatura como si fuese un termostato usualmente se utiliza un amplificador operacional como comparador, comparando la señal que entrega el sensor con una señal de referencia que nosotros ajustamos, de esta forma cuando la señal del sensor es igual a la que seteamos nosotros en la señal de referencia, la salida cambia de estado y se activa la carga, que podría ser un ventilador (para bajar esa temperatura) o desconectar el calefactor de calor (para que baje la temperatura). Claro que la acción puede ser otra, pero este caso es el mas normal, luego cuando la temp desciende vuelve a ser diferente a la que seteamos como referencia y se vuelve a activar la resistencia o se apaga el ventilador para que caliente nuevamente. 
Ese seria el efecto de un control de temperatura de lazo cerrado o re-alimentado que solo setea la temp máxima, ya que existen los que se setean la mínima y la máxima.
Lo que sucede en estos controles como el que se detallo recién es que el tiempo entre encendido y apagado del Ventilador/calefactor es el que se encarga de mantener en temperatura la pieza que el sensor esta controlando, pero esto depende porque si el control se demora mucho en cambiar el estado el material que se controla puede descender mas de lo que debe o menos de lo que debe. 
Es aqui cuando entra a funcionar un PID este control puede ser utilizado como el anterior pero por cuestiones de diseño del mismo posee unas características que mejoran la precisión del
control, ganando de alguna forma velocidad de respuesta o "prediciendo" cuando va a necesitar conectar o desconectar el calefactor/ventilador (del ejemplo anterior). 
Para hacerlo mas gráfico cuando nosotros vamos a abrir una canilla y queremos utilizar el agua a una temp intermedia que sea agradable lo que hacemos es abrir la canilla caliente, luego la fría y vamos graduando las dos para lograr esa temperatura deseada pero cuando abrimos un poco de mas la fría ya intuimos o sentimos rápidamente que nos pasamos entonces casi automáticamente la cerramos un poco, esto es lo que hace el PID, si nosotros controlaríamos la temperatura de la canilla con un control simple de termostato como el que fue detallado al principio, abriríamos la fría ni bien nos quemamos con la caliente por ende no seria agradable, pero el PID lo hace mas eficientemente.
PID significa Proporcional Integral Derivativo, estos tres son bloques de circuito, ya que dependiendo del control que se desee podemos usar P o PI o PID, etc..
Estos tres bloques pueden explicarse matemáticamente y pueden representarse eléctricamente. La sumatoria de los tres da la siguiente exprecion:



Bloque Proporcional:
Es el bloque que amplifica proporcionalmente la señal de entrada o de error de la variable con respecto a la de referencia también llama Setpoint (punto de seteo).




Bloque Integral:
Este bloque aplica la integral a la señal de entrada, sirve para controlar o muestrear la diferencia entre la señal de entrada y setpoint en función de la velocidad, esto se logra integrando ambas señales.




Bloque Derivativo:
Este bloque es similar al integral pero en lugar de controlar la diferencia en velocidad entre la señal de entrada y la de referencia, controla la diferencia en velocidad entre la señal de entrada y la de salida.


A continuación se detalla el diagrama de bloques del PID, podemos ver que ademas de los tres bloques P I D también hay un sumador y un inversor y también agregamos un seguidor, quedando así terminado nuestro diagrama y quedando listo para el funcionamiento en un circuito de control.








2 comentarios:

  1. este operacional es el verdadero las reistencias RN R2 y R1 son de 1k y el RF es de 100k

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    1. Hola, es pregunta o afirmacion?, estos circuitos son teoricos, podes poner esos valores, recorda que Rn representa a "n" cantidad de resistencias, por ejemplo R1, R2, R3, R4, ... R120... Si pones Rn 1k y Rf 100k vas a tener una Av=100.
      Saludos.

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