¿Qué es un controlador PID difuso?

Un controlador PID difuso es un controlador proporcional-integral-derivativo que utiliza principios de software de lógica difusa como una forma de control de errores en sistemas industriales. Los controladores PID se utilizan ampliamente en la automatización para ajustar las válvulas y otros controles de proceso en función de la acumulación de errores a lo largo del tiempo. Donde un controlador PID difuso difiere de un controlador PID estándar es en su capacidad de proporcionar resultados más precisos en situaciones no lineales. Los sistemas difusos se basan en un tipo de lógica de programación que intenta lidiar con las áreas grises de incertidumbre en los procesos de una manera más exitosa que los controles estándar.

Los sistemas de control deben tener algún método incorporado para conducir un valor que está fuera del rango de regreso a un rango aceptable. Los controladores PID típicos tendrán una respuesta de encendido / apagado a esta variabilidad en los puntos establecidos en el proceso, que se puede comparar de alguna manera con un método digital de mirar un proceso, dividiéndolo en valores discretos y asignando acciones predeterminadas a esos valores. Un controlador PID difuso, por otro lado, calcula la desviación a lo largo de un rango analógico donde hay un valor óptimo y valores cada vez más no óptimos, pero no hay un punto predefinido en el que siempre se toman medidas.

El diseño de un controlador PID difuso y un controlador PID estándar utilizan valores históricos para calcular respuestas futuras. De hecho, las letras en PID representan esto, donde P representa errores presentes, I para errores pasados ​​y D como estados de error futuros. Los sistemas difusos intentan mapear los errores en términos de persistencia y asignarlos a varios conjuntos de miembros para diferentes rangos de condiciones lógicas. Esto permite que un controlador PID difuso también establezca la velocidad de cambio para volver a controlar un sistema. Esta tasa de cambio se basa en reglas de inferencia, donde la acumulación de datos y estados de error sugiere el curso de acción más correcto.

Uno de los problemas con un controlador PID difuso es que puede llegar a conclusiones que son mutuamente contradictorias y no toman medidas. Esto requiere un proceso de resolución de conflictos en el código que comúnmente se conoce en los sistemas difusos como defuzzificación. La defuzzificación se realiza dando ciertos parámetros en un controlador PID más peso que otros para inclinar la balanza en una determinada dirección de acción, y esto es análogo a una ganancia ajustada en un controlador PID estándar.

En casos de variación estándar, un controlador PID difuso y un controlador PID estándar pueden regular el sistema de control de la misma manera. Esto no sugiere que sean sistemas de control idénticos o que las ventajas del control difuso hayan sido refutadas. Simplemente significa que la situación es manejada fácilmente por cualquier sistema de control básico. Los controladores PID estándar pueden verse como un subconjunto del controlador PID difuso, que tiene una capacidad más robusta y capaz de manejar desviaciones impredecibles. En situaciones donde los controladores PID estándar fallan, un controlador PID difuso bien diseñado funcionará mejor.

Las ventajas que ofrece un controlador PID difuso incluyen que puede proporcionar diferentes niveles de respuesta a variaciones no lineales en un sistema y, al mismo tiempo, puede funcionar tan bien como un controlador PID estándar en un sistema donde la variación es predecible. Un controlador PID difuso también puede mantener un sistema más estable. Se puede ponderar hacia tipos de respuestas al igual que la configuración de ganancia en un sistema controlado por PID estándar también.