【Versión de control】Pregunta diaria 20180417

PID es la abreviatura de proporcional, integral y derivativo. La acción de regulación proporcional consiste en reaccionar de manera proporcional al desvío del sistema; tan pronto como se produce un desvío, la regulación proporcional actúa inmediatamente para reducirlo. La acción proporcional es intensa, lo que permite acelerar el proceso de ajuste y reducir los errores. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, la estabilidad del sistema disminuye, e incluso puede causar su inestabilidad. Función de ajuste por integración: consiste en permitir que el sistema elimine los errores en estado estacionario y mejore la precisión. Debido a los errores, se realiza el ajuste por integración hasta que no queden diferencias; entonces, el ajuste por integración cesa y su salida se convierte en un valor constante. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo Ti durante el proceso de integración. Cuanto más pequeña sea Ti, mayor será la intensidad del efecto de integración. Por el contrario, cuanto mayor es Ti, más débil es el efecto de integración; la adición de un control por integración puede hacer que la estabilidad del sistema disminuya y que la respuesta dinámica sea más lenta. La acción de integración a menudo se combina con otras dos reglas de regulación para formar un regulador PI o un regulador PID. Función de regulación diferencial: La función diferencial refleja la tasa de cambio de la señal de desviación del sistema. Tiene capacidad de previsión, ya que permite anticipar la tendencia de cambio de la desviación. Por lo tanto, permite una acción de control proactiva; la desviación puede ser eliminada antes incluso de que se produzca.

Etapa proporcional: En un sistema de control de respuesta proporcional, la señal de desviación e(t) se genera una vez que existe dicha desviación. Inmediatamente, el controlador actúa para reducir esa desviación. Cuanto mayor es el coeficiente de proporcionalidad kP, más rápida es la velocidad de respuesta del sistema. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, el sistema puede sufrir sobreajuste e incluso volverse inestable. Etapa de integración: se utiliza para eliminar el error residual y mejorar la precisión del sistema. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo de integración Ti. Cuanto mayor sea Ti, menor será el efecto de integración; por el contrario, cuanto más pequeña sea Ti, mayor será dicho efecto. Pero presenta un retraso que ralentiza la velocidad de respuesta del sistema, aumenta el sobreajuste y puede provocar oscilaciones. Elemento diferencial: La tendencia de cambio de la señal de desviación (tasa de cambio); la salida diferencial que regula el error. Cuando se produce un cambio brusco en el error, permite un control oportuno. Además, permite introducir una señal de corrección temprana en el sistema, antes de que la señal de desviación cambie demasiado, lo cual acelera la respuesta del sistema y reduce el tiempo de ajuste. Pero esto provoca sensibilidad a las perturbaciones y reduce la capacidad de resistencia a las interferencias.

1. La función del parámetro de proporcionalidad KP es acelerar la velocidad de respuesta del sistema y mejorar su precisión de ajuste. 2. Una de las funciones más importantes del parámetro de acción de los puntos, Ti, es eliminar el error en estado estacionario del sistema. 3. La función del parámetro de acción diferencial Td es mejorar el rendimiento dinámico del sistema. Su principal papel es evitar que las desviaciones varíen en cualquier dirección durante el proceso de respuesta, y permitir una predicción anticipada de dichas variaciones.

KP, coeficiente de ajuste proporcional: acelera la velocidad de respuesta del sistema y mejora su precisión de ajuste； KI, coeficiente de ajuste por integración, eliminación de residuos ； KD, coeficiente de ajuste diferencial, que mejora el rendimiento dinámico del sistema.

Función de regulación proporcional: Es una respuesta proporcional al desvío del sistema. Tan pronto como se produce un desvío, la regulación proporcional entra en acción para reducir dicho desvío. La acción proporcional es grande, lo que permite acelerar el proceso de ajuste y reducir los errores. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, la estabilidad del sistema disminuye, e incluso puede causar su inestabilidad. Función de ajuste por integración: consiste en permitir que el sistema elimine los errores en estado estacionario y mejore la precisión. Debido a las errores, se realiza el ajuste por integración hasta que no queden diferencias; entonces, el ajuste por integración cesa y su salida se vuelve un valor constante. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo de integración Ti; cuanto menor sea Ti, mayor será la intensidad del efecto de integración. Por el contrario, cuanto mayor es Ti, más débil es el efecto de integración. La adición de un mecanismo de ajuste por integración puede hacer que la estabilidad del sistema disminuya y que la respuesta dinámica sea más lenta. La acción de integración a menudo se combina con otras dos reglas de regulación para formar un regulador PI o un regulador PID. Función de ajuste diferencial: La función diferencial refleja la tasa de cambio de la señal de desviación del sistema. Tiene capacidad de previsión, ya que permite anticipar la tendencia de cambio en la desviación. Por lo tanto, permite un control proactivo; la desviación puede ser eliminada antes incluso de que se produzca. Por lo tanto, se puede mejorar el rendimiento dinámico del sistema.

Etapa proporcional: En un sistema de control de respuesta proporcional, la señal de desviación e(t) se genera una vez que existe dicha desviación. Inmediatamente, el controlador actúa para reducir esa desviación. Cuanto mayor es el coeficiente de proporcionalidad kP, más rápida es la velocidad de respuesta del sistema. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, el sistema puede sufrir sobreajuste e incluso volverse inestable. Etapa de integración: se utiliza para eliminar el error residual y mejorar la precisión del sistema. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo de integración Ti. Cuanto mayor sea Ti, menor será el efecto de integración; por el contrario, cuanto más pequeña sea Ti, mayor será dicho efecto. Pero presenta un retraso que ralentiza la velocidad de respuesta del sistema, aumenta el sobreajuste y puede provocar oscilaciones. Elemento diferencial: La tendencia de cambio de la señal de desviación (tasa de cambio); la salida diferencial que regula el error. Cuando se produce un cambio brusco en el error, permite un control oportuno. Además, permite introducir una señal de corrección temprana en el sistema, antes de que la señal de desviación cambie demasiado, lo cual acelera la respuesta del sistema y reduce el tiempo de ajuste. Pero esto provoca sensibilidad a las perturbaciones y reduce la capacidad de resistencia a las interferencias.

La función del parámetro proporcional es acelerar la velocidad de respuesta del sistema y mejorar su precisión de ajuste. Cuanto mayor sea el valor del parámetro proporcional, más rápida será la velocidad de respuesta del sistema y mayor será su precisión de ajuste. Sin embargo, esto puede causar sobreajuste, lo que a su vez puede hacer que el sistema se vuelva inestable. Si el valor del parámetro proporcional es demasiado bajo, disminuirá la precisión de ajuste y la velocidad de respuesta, lo que prolongará el tiempo necesario para realizar el ajuste y empeorará las características estáticas y dinámicas del sistema.

La función del parámetro integral es eliminar los errores estacionarios del sistema. Cuanto mayor sea el valor del parámetro integral, más rápido se eliminarán los errores estacionarios. Pero si su valor es demasiado alto, se producirá saturación integral al inicio del proceso de respuesta, lo que causará un gran sobreajuste. Si el valor del parámetro integral es demasiado bajo, será difícil eliminar los errores estacionarios, lo que afectará la precisión de ajuste del sistema. Cuando la desviación del sistema es grande, la acción del parámetro integral debe reducirse o incluso eliminarse por completo. En cambio, cuando la desviación es pequeña, la acción del parámetro integral debe aumentarse (integración separada, integración en forma de trapecio, integración variable, protección contra la saturación integral). Un valor demasiado alto del coeficiente de integración puede causar sobreajuste e incluso saturación integral. Un valor demasiado bajo, por su parte, impide la eliminación de los errores estacionarios.

La función del parámetro diferencial es mejorar las características dinámicas del sistema. Su función principal es inhibir los cambios en la desviación en cualquier dirección durante el proceso de respuesta, permitiendo así predecir esos cambios con antelación. Pero si el valor del parámetro diferencial es demasiado alto, se producirá una frenada prematura en el proceso de respuesta, lo que prolongará el tiempo necesario para realizar el ajuste. Además, esto disminuirá la capacidad del sistema para resistir las interferencias. La introducción de señales diferenciales puede causar interferencias de alta frecuencia, y esto se hace especialmente evidente cuando hay cambios bruscos en los errores.

La función de los parámetros de proporcionalidad es acelerar la velocidad de respuesta del sistema y mejorar su precisión de ajuste. Cuanto mayor sea el valor del parámetro proporcional, más rápida será la velocidad de respuesta del sistema y mayor será su precisión de ajuste. Sin embargo, esto puede causar sobreajuste, lo que a su vez puede hacer que el sistema se vuelva inestable. Si el valor del parámetro proporcional es demasiado bajo, disminuirá la precisión de ajuste y la velocidad de respuesta, lo que prolongará el tiempo necesario para realizar los ajustes. Como resultado, las características estáticas y dinámicas del sistema empeorarán. La función de los parámetros de integración es eliminar el error en estado estacionario del sistema. Cuanto mayor es el parámetro de integración, más rápido se elimina el error estático del sistema. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, se produce un fenómeno de saturación de la integración en las fases iniciales de la respuesta, lo que a su vez causa un sobrepaso excesivo en dicha respuesta. Por otro lado, si el parámetro de integración es demasiado bajo, resultará difícil eliminar el error estático del sistema, lo que afecta la precisión de su regulación. Cuando la desviación del sistema es grande, el efecto de la integración debe reducirse o incluso desaparecer; en cambio, cuando la desviación es pequeña, dicho efecto debe intensificarse (separación por integración, integración en forma de trapecio, integración variable, protección contra la saturación por integración). Si se eligen valores demasiado altos para los coeficientes de integración, se produce sobreajuste e incluso saturación de la integración; por otro lado, si esos valores son demasiado bajos, no se logra eliminar rápidamente el error residual. La función de los parámetros diferenciales es mejorar las características dinámicas del sistema. Su papel principal consiste en inhibir los cambios en la desviación en cualquier dirección durante el proceso de respuesta, y en predecir con antelación dichos cambios en la desviación. Pero si los parámetros diferenciales son demasiado altos, se producirá un frenado prematuro del proceso de respuesta, lo que a su vez prolongará el tiempo de ajuste. Además, esto disminuirá la capacidad del sistema para resistir las interferencias. La introducción de señales diferenciales puede generar interferencias de alta frecuencia; la deficiencia de los términos diferenciales se hace especialmente evidente cuando ocurren cambios bruscos en las perturbaciones de error.

PID es la abreviatura de proporcional, integral y derivativo. La acción de regulación proporcional consiste en reaccionar de manera proporcional al desvío del sistema; tan pronto como surge un desvío, la regulación proporcional actúa inmediatamente para reducir dicho desvío. La acción proporcional es intensa, lo que permite acelerar el proceso de ajuste y reducir los errores. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, la estabilidad del sistema disminuye, e incluso puede causar su inestabilidad. Función de ajuste por integración: consiste en permitir que el sistema elimine los errores en estado estacionario y mejore la precisión. Debido a los errores, se realiza el ajuste por integración hasta que no queden diferencias; entonces, el ajuste por integración cesa y su salida se convierte en un valor constante. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo de integración Ti; cuanto menor sea Ti, mayor será la intensidad del efecto de integración. Por el contrario, cuanto mayor es Ti, más débil es el efecto de integración; la adición de un control por integración puede hacer que la estabilidad del sistema disminuya y que la respuesta dinámica sea más lenta. La acción de integración a menudo se combina con otras dos reglas de regulación para formar un regulador PI o un regulador PID. Efecto de regulación diferencial: El efecto diferencial refleja la tasa de cambio de la señal de desviación del sistema. Tiene capacidad de previsión, ya que permite anticipar la tendencia en los cambios de desviación. Por lo tanto, permite una acción de control anticipada; la desviación puede ser eliminada antes incluso de que se produzca. Por lo tanto, se puede mejorar el rendimiento dinámico del sistema. Al elegir el tiempo de diferenciación adecuadamente, se puede reducir el sobreajuste y acortar el tiempo de regulación. La acción diferencial amplifica las interferencias de ruido; por lo tanto, un ajuste diferencial excesivo es perjudicial para la capacidad del sistema para resistir dichas interferencias. Además, la reacción diferencial es la tasa de cambio; cuando no hay cambios en la entrada, la salida de la operación diferencial es cero. La acción diferencial no puede utilizarse por sí sola; es necesario combinarla con otras dos reglas de control para formar controladores PD o PID.

En el control PID existen tres parámetros: P, I y D. Función de los parámetros P, I y D en el control PID. Acción proporcional: El controlador proporcional es, en realidad, un amplificador cuyo factor de amplificación puede ajustarse. Es decir, △P = Kp × e, donde Kp representa el ganancia proporcional. Este valor puede ser mayor que 1 o menor que 1 ； e es la entrada del controlador, es decir, la diferencia entre el valor medido y el valor establecido, también conocida como desviación. La control proporcional tiene una desventaja: genera un error residual. Para superar este error, es necesario introducir el efecto integral. La función de integración del controlador tiene como objetivo eliminar los residuos en el sistema de control automático. Lo que se entiende por integral es la acumulación a lo largo del tiempo. Es decir, cuando existe un desvío de entrada e, el controlador integral debe ir acumulando ese desvío con el paso del tiempo. La velocidad de acumulación del integral es directamente proporcional al valor del desvío e y a la velocidad de integración. Mientras exista un desvío e, la salida del controlador integral debe cambiar; en otras palabras, el efecto del integrador siempre está presente. Solo cuando no hay desvío, el integrador deja de funcionar. Para un desvío constante, la esencia del ajuste mediante la integración consiste en cambiar la tasa de cambio de la salida del controlador. Esta tasa se mide a través del tiempo necesario para que la salida resultante de la integración sea igual a la salida resultante de la acción proporcional. Un tiempo de integración corto significa una velocidad de integración alta, por lo que el efecto de integración es más intenso ； Por el contrario, cuanto mayor es el tiempo de integración, más débil es su efecto. Si el tiempo de integración es infinito, eso significa que no hay efecto de integración; en ese caso, el controlador se convierte en un controlador puramente proporcional. Acción diferencial. La acción diferencial se utiliza principalmente para superar el retraso del sistema controlado, y es comúnmente empleada en sistemas de control de temperatura. Además de utilizar el principio de diferenciación, al emplear sistemas de control es necesario prestar atención al retraso en la medición de los datos transmitidos, como por ejemplo, en la selección de los elementos de medición de temperatura y en su ubicación de instalación. En los controladores PID convencionales, la variación en la salida del efecto diferencial es proporcional a la velocidad de cambio del error y al tiempo de diferenciación, sin importar el valor del error en sí. Cuanto mayor sea la velocidad de cambio del error y cuanto más largo sea el tiempo de diferenciación, mayor será la variación en la salida del efecto diferencial. Pero si la acción diferencial es excesiva, es posible que, debido a los cambios demasiado rápidos, se generen oscilaciones por sí sola, lo que provoca picos o saltos significativos en la salida del controlador. Para evitar esta perturbación, en los reguladores PID y en los sistemas DCS se puede utilizar el algoritmo PID con diferenciación anticipada; es decir, solo se diferencia el valor medido PV. De este modo, cuando se modifica manualmente el valor de referencia SP del controlador, no se produce una variación brusca en la salida del mismo, lo que evita las perturbaciones que podrían surgir al cambiar instantáneamente el valor SP en el sistema de control. Como en el TDC-3000, se añade un conmutador suave al algoritmo PID convencional, que permite al usuario elegir, durante la configuración, si el controlador debe realizar la derivada del desvío o del valor medido.

Acción proporcional: Se ajusta en función del tamaño de la desviación, lo que permite estabilizar rápidamente el sistema. Acción integral: Se ajusta en función de la presencia o ausencia de desviación, lo que ayuda a eliminar los residuos. Acción diferencial: Se ajusta en función de la tasa de cambio de la desviación, lo que permite un ajuste anticipado

1. La función del parámetro de proporcionalidad KP es acelerar la velocidad de respuesta del sistema y mejorar su precisión de ajuste. 2. Una de las funciones más importantes del parámetro de acción de los puntos, Ti, es eliminar el error en estado estacionario del sistema. 3. La función del parámetro de acción diferencial Td es mejorar el rendimiento dinámico del sistema. Su principal papel es evitar que las desviaciones varíen en cualquier dirección durante el proceso de respuesta, y permitir una predicción anticipada de dichas variaciones.

Respuesta: (1) El parámetro de proporcionalidad KC sirve para acelerar el proceso de ajuste y reducir el error en estado estacionario. (2) El parámetro de integración Ki sirve para reducir el error en estado estacionario y mejorar la precisión.
(3) El parámetro diferencial Kd permite detectar las tendencias de cambio en las desviaciones, lo que permite un control proactivo

1) El parámetro proporcional KC sirve para acelerar el proceso de ajuste y reducir el error en estado estacionario. (2) El parámetro de integración Ki sirve para reducir el error en estado estacionario y mejorar la precisión. (3) El parámetro diferencial Kd permite detectar las tendencias de cambio en las desviaciones, lo que permite un control proactivo

Etapa proporcional: En un sistema de control de respuesta proporcional, la señal de desviación e(t) se genera una vez que existe dicha desviación. Inmediatamente, el controlador actúa para reducir esa desviación. Cuanto mayor es el coeficiente de proporcionalidad kP, más rápida es la velocidad de respuesta del sistema. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, el sistema puede sufrir sobreajuste e incluso volverse inestable. Etapa de integración: se utiliza para eliminar el error residual y mejorar la precisión del sistema. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo de integración Ti. Cuanto mayor sea Ti, menor será el efecto de integración; por el contrario, cuanto más pequeña sea Ti, mayor será dicho efecto. Pero presenta un retraso que ralentiza la velocidad de respuesta del sistema, aumenta el sobreajuste y puede provocar oscilaciones. Elemento diferencial: La tendencia de cambio de la señal de desviación (tasa de cambio); la salida diferencial que regula el error. Cuando se produce un cambio brusco en el error, permite un control oportuno. Además, permite introducir una señal de corrección temprana en el sistema, antes de que la señal de desviación cambie demasiado, lo cual acelera la respuesta del sistema y reduce el tiempo de ajuste. Pero esto provoca sensibilidad a las perturbaciones y reduce la capacidad de resistencia a las interferencias.

(1) El parámetro proporcional KC sirve para acelerar el proceso de ajuste y reducir el error en estado estacionario. (2) El parámetro de integración Ki sirve para reducir el error en estado estacionario y mejorar la precisión.
(3) El parámetro diferencial Kd permite detectar las tendencias de cambio en las desviaciones, lo que permite un control proactivo

Etapa proporcional: En un sistema de control de respuesta proporcional, la señal de desviación e(t) se genera una vez que existe dicha desviación. Inmediatamente, el controlador actúa para reducir esa desviación. Cuanto mayor es el coeficiente de proporcionalidad kP, más rápida es la velocidad de respuesta del sistema. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, el sistema puede sufrir sobreajuste e incluso volverse inestable. Etapa de integración: se utiliza para eliminar el error residual y mejorar la precisión del sistema. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo de integración Ti. Cuanto mayor sea Ti, menor será el efecto de integración; por el contrario, cuanto más pequeña sea Ti, mayor será dicho efecto. Pero presenta un retraso que ralentiza la velocidad de respuesta del sistema, aumenta el sobreajuste y puede provocar oscilaciones. Elemento diferencial: La tendencia de cambio de la señal de desviación (tasa de cambio); la salida diferencial que regula el error. Cuando se produce un cambio brusco en el error, permite un control oportuno. Además, permite introducir una señal de corrección temprana en el sistema, antes de que la señal de desviación cambie demasiado, lo cual acelera la respuesta del sistema y reduce el tiempo de ajuste. Pero esto provoca sensibilidad a las perturbaciones y reduce la capacidad de resistencia a las interferencias.

(1) El parámetro proporcional KC sirve para acelerar el proceso de ajuste y reducir el error en estado estacionario. (2) El parámetro de integración Ki sirve para reducir el error en estado estacionario y mejorar la precisión. (3) El parámetro diferencial Kd permite detectar las tendencias de cambio en las desviaciones, lo que permite un control proactivo

Etapa proporcional: En un sistema de control de respuesta proporcional, la señal de desviación e(t) se genera una vez que existe dicha desviación. Inmediatamente, el controlador actúa para reducir esa desviación. Cuanto mayor es el coeficiente de proporcionalidad kP, más rápida es la velocidad de respuesta del sistema. Sin embargo, si este valor es demasiado alto, el sistema puede sufrir sobreajuste e incluso volverse inestable. Etapa de integración: se utiliza para eliminar el error residual y mejorar la precisión del sistema. La intensidad del efecto de integración depende de la constante de tiempo de integración Ti. Cuanto mayor sea Ti, menor será el efecto de integración; por el contrario, cuanto más pequeña sea Ti, mayor será dicho efecto. Pero presenta un retraso que ralentiza la velocidad de respuesta del sistema, aumenta el sobreajuste y puede provocar oscilaciones. Elemento diferencial: La tendencia de cambio de la señal de desviación (tasa de cambio); la salida diferencial que regula el error. Cuando se produce un cambio brusco en el error, permite un control oportuno. Además, permite introducir una señal de corrección temprana en el sistema, antes de que la señal de desviación cambie demasiado, lo cual acelera la respuesta del sistema y reduce el tiempo de ajuste. Pero esto provoca sensibilidad a las perturbaciones y reduce la capacidad de resistencia a las interferencias.