¿Cómo elijo el mejor controlador PID?

Elegir el mejor controlador proporcional-integral-derivativo (PID) dependerá de sus necesidades específicas. Un controlador PID puede tener la forma de un controlador PI o PD, o solo I o P. No todas las aplicaciones requieren el uso de los tres parámetros. Es más probable que se elimine el control derivado, ya que realiza mediciones basadas en el ruido del sistema. La eliminación se puede hacer estableciendo parámetros no deseados a cero.

Ampliamente utilizado como controles industriales, un controlador PID calcula tres parámetros, características o factores medibles por separado. Los cálculos de los valores de error se realizan tomando la diferencia entre una cantidad medida y la cantidad deseada. Los errores se minimizan ajustando las entradas al sistema de control.

En un controlador PID, cualquier cambio proporcional que sea demasiado grande puede causar inestabilidad en el sistema. Si los mismos cambios son demasiado pequeños, el sistema no responderá. El control integral mide la cantidad de error e intenta minimizarlo. Los controles derivados reducen la tasa de cambio, pero pueden ralentizar el tiempo de respuesta e introducir más ruido en el sistema.

Para comprender el proceso de control, un buen ejemplo es ajustar manualmente la temperatura del agua en una llave de dos grifos. Los grifos de agua fría y caliente se abren y el usuario los ajusta a la temperatura combinada deseada. Los ajustes deben hacerse con precisión o el usuario irá de un lado a otro entre el agua que está demasiado caliente o demasiado fría. Los controles proporcionales completos eliminan los ciclos de encendido y apagado en el sistema. Un controlador PID compensará automáticamente cuando se detecten cambios en el sistema.

Los sistemas de control más simples se pueden utilizar para sistemas de termostato básicos. Un controlador PID en un horno puede funcionar mejor con solo controles proporcionales e integrales. La función derivada podría causar cambios erráticos por ruido o interferencia eléctrica. Funcionando adecuadamente, el control permite que el horno se caliente a la temperatura deseada y luego se enciende y apaga para mantenerlo. El calentamiento se reduce a medida que el horno alcanza la temperatura deseada para evitar sobrepasar el punto de ajuste.

Los controles básicos de encendido y apagado están bien en sistemas que no requieren temperaturas constantes y exactas. Las unidades de calefacción y refrigeración doméstica pueden usar esto, pero se logrará una mayor eficiencia con un controlador proporcional o PID. Usos industriales normalmente exigen un control constante para usos de tipo de laboratorio. Los requisitos de movimiento, temperatura y control de flujo se pueden cumplir con las funciones PID. Cuando un error de estado estable (SSE) es crítico, los tres controles, trabajando juntos, proporcionarán el resultado deseado.

Los factores que deben considerarse son el tipo de sensor de entrada al sistema y el rango de resultados permitido. A continuación, se deben cumplir las necesidades de salida. Las salidas pueden ser a un relé electromecánico, un receptor analógico o un relé de estado sólido (SSR). Finalmente, tenga en cuenta la cantidad de resultados requeridos. Los controladores PID comúnmente vienen con una lista de todos los tipos de entrada y salida con los que funcionan mejor.