14 febrero 2014

Teoría del control PID



Un controlador PID (Proporcional, Integral y Diferencial) se usa para controlar dispositivos, tales como variadores para mantener el control de un sistema variando. Esto en la mayoría de los casos se hace mediante el examen de señales de sensores colocados en el sistema, llamadas señales de retroalimentación. Cuando la señal de retroalimentación se recibe, se compara con el valor deseado, o punto de consigna (ej. 5 bares). Basado en esta comparación se hace un cálculo de la que será la respuesta necesaria, en orden de hacer que la señal de retroalimentación se acerque al punto de consigna. Este cálculo se realiza por un controlador P, PI o PID. La principal diferencia entre un controlador P, PI y PID es la exactitud a la que es posible controlar la retroalimentación al punto de consigna.
El controlador es usualmente un dispositivo separado, parte de un dispositivo OEM o una pieza de software interno en el Building Management System (BMS). En los variadores hoy en día se utiliza un controlador PI o PID, en algunos se dispone de un controlador PID muy sofisticado integrado en el software.
Los controladores PID deben ser programados para obtener el mejor rendimiento del sistema.
Programación
A menudo es difícil averiguar cómo programar nuestro punto de consigna, ya que la mayoría de los controladores PID requieren se entre un porcentaje.
En orden de ser capaces de programar el punto de consigna el rango de retroalimentación debe ser programado.
La falta en la señal de alimentación en unidades será mostrado como una escala lineal de la entrada de voltaje o corriente entre la retroalimentación mínima y máxima.
Si se solicita, que se mantenga un flujo específico, una aproximación del flujo en el sistema basado en una retroalimentación de presión esta correlación puede cambiarse a una correlación de raíz cuadrada. De esta forma un transmisor de presión simple puede usarse para generar una retroalimentación de flujo.
Filtro de paso bajo
Las señales analógicas cableadas (tales como señales de retroalimentación) a veces contienen ruido creado por otros dispositivos. Este ruido es en forma de una frecuencia u onda no deseada. Estas ondas si no se filtran originarán un control inexacto. El controlador intentará regular de acuerdo con la señal inestable.
Muchos variadores tienen un filtro paso bajo para eliminar el rizado de la señal de retroalimentación.
Una constante de tiempo (t) se programa y el controlador sólo reaccionará a una señal con una frecuencia de rizado menor que

Puntos de consigna
Se programa el punto de consigna si se aplica una retroalimentación simple.
Un punto de consigna / Dos realimentaciones
En muchas aplicaciones es deseable supervisar la retroalimentación den dos lugares al mismo tiempo, para asegurar, que el valor del proceso correcto está presente en todo el sistema. Un punto de consigna simple puede ser aplicado a dos señales de retroalimentación, controlando por lo tanto un punto de consigna, pero de acuerdo con los valores del proceso en dos localizaciones.
Las selecciones posibles son suma, diferencia, promedio, mínimo y máximo.
Control de dos puntos de consigna
Están disponibles variadores que pueden programarse en dos puntos de consigna independientes. Esto puede ser muy útil, donde el valor del proceso a mantener en dos localizaciones diferentes en el sistema. 
Control normal o inverso
El controlador PID está previsto se mantenga un valor de proceso constante. Este usualmente será temperatura, presión o caudal.
Si la retroalimentación desde el sistema no se acopla al punto de consigna el controlador PID necesita calcular una respuesta a la diferencia. Por lo tanto debe determinarse si la velocidad de la bomba o ventilador  se incrementará o decrecerá cuando la retroalimentación sea demasiado alta o demasiado baja.
Optimización de P, I y D
Lo bien que opera el controlador PID es dependiente de lo bien que estén programadas la ganancia proporcional, el tiempo integral y el tiempo diferencial.
Una forma aproximada de hacer la optimización, que no requiere ningún conocimiento específico sobre las constantes de tiempo en el sistema se muestran a continuación.
1.      Arrancar el convertidor de frecuencia.
2.      Configurar el tiempo de integración a cero..
3.      Comenzar con una ganancia proporcional de por ejemplo 0,3 e incrementar su valor hasta que la señal oscile de forma constante.
4.      Reducir el valor hasta que para la oscilación.
5.      Llevar a cabo una reducción hasta aproximadamente un 50 %.
6.      Configurar el tiempo de integración a 20 segundos. Luego reduciremos el valor hasta que la señal de retroalimentación oscile constantemente.
7.      Incrementar el tiempo de integración en un 25 %.
8.      Si es necesario el tiempo de diferenciación necesita ser ajustado.                                                                                                                                                       
Bibliografía:

VLT 6000 HVAC. Danfoss
Publicar un comentario en la entrada