Autor Tema: Teoría y práctica de controladores PID  (Leído 13647 veces)

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Desconectado Nocturno

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #30 en: 11 de Marzo de 2013, 13:41:31 »
Gracias, me quedo tranquilo sabiendo que aplicando el ajuste a mano el resultado es bueno. Siempre lo he hecho así y siempre me ha cabido la duda de si lo podía hacer mejor.

Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #31 en: 11 de Marzo de 2013, 13:57:16 »
Partiendo de los parámetros de Ziegler-Nichols y afinando el PID a mano con buen ojo, el resultado será bueno.

Luego hay métodos avanzados de control óptimo que te permiten conseguir de un sistema el menor tiempo de respuesta, el menor consumo total del accionador, situar los polos del sistema en un lugar arbitrario, que el sistema siga un modelo determinado, linealizar un sistema no lineal, etc.
Estos resultados están lejos de lo que lo que puede conseguir un simple PID, pero el PID de toda la vida puede conseguir resultados suficientes para la mayoría de los sistemas.

Saludos.

Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #32 en: 11 de Marzo de 2013, 14:38:46 »
Creo que ya he llegado a alguna conclusión para estimar el tiempo o periodo de muestreo:

https://sites.google.com/site/picuino/digital_pid#TOC-Periodo-de-muestreo

Ahora voy a seguir con el sistema térmico que estoy probando.

Saludos.

Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #33 en: 13 de Marzo de 2013, 19:53:45 »
Sobre el ruido que encuentra un sistema digital al controlar un sistema analógico:

https://sites.google.com/site/picuino/digital_pid#TOC-Ruido-en-la-realimentaci-n

Sigo con la programación de un PID para un pequeño horno que he montado con dos resistencias de 1/2W y un sensor NTC.

Por ahora me he peleado con la conversión de tensión a temperatura del NTC. He encontrado dos métodos. Uno mediante interpolación de tablas y el otro calculando las ecuaciones de la NTC.

Otro tema que me ocupa es que el horno tiene problemas de estabilidad con los valores de Ziegler-Nichols. Tengo que bajar la ganancia para que el sistema sea estable. Estoy estudiando si esto tiene que ver con el ruido de cuantificación o el problema es otro.

Otro tema que estoy madurando es el del control Feed-forward que ayuda mucho a que el PID sea más estable y tenga menos error.

Cuando tenga los resultados lo publico.
Por ahora adjunto dos fotos del minihorno que he preparado. Tiene una potencia de 1.2 vatios y llega a una temperatura de 100ºC a máxima potencia. Está construido con dos resistencias en serie de 10 ohm y una tapa de llave USB.
Con el sensor NTC consigo un error en la temperatura de 0.1ºC.




Saludos.
« Última modificación: 13 de Marzo de 2013, 19:57:55 por Picuino »

Desconectado cristian_elect

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #34 en: 13 de Marzo de 2013, 22:34:49 »

Desconectado Suky

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #35 en: 13 de Marzo de 2013, 22:38:58 »
También por aquí MLO explico bastante del tema y realizo un proyecto:

http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=30199.0

Lastima que me parece que algunas imágenes no están  :undecided:

Saludos!
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Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #36 en: 14 de Marzo de 2013, 14:13:14 »
Gracias por los enlaces.

En estos enlaces, como en la mayoría que he encontrado, se tratan los controladores PID con conceptos matemáticos que considero complejos. Esto me recuerda una ocasión en la que le pregunté a alguien si había estudiado números complejos y me respondió que todos los números que había estudiado habían sido "complejos".

En las explicaciones sobre los reguladores PID que he visto hasta ahora, enseguida aparecen las funciones de transferencia, la variable de frecuencia compleja s, las transformadas de Laplace y Fourier, los diagramas de Bode y Nyquist, las descripciones en el dominio de la frecuencia y de la frecuencia compleja, los márgenes de ganancia y fase, las redes de adelanto y retraso de fase, etc. Si además incluímos los conceptos de polo y cero... para que decir más.
Todo esto sin salir de la ingeniería de control clásica, que si nos vamos a la moderna comenzamos con los sistemas de ecuaciones diferenciales, el álgebra matricial, etc. Si intentamos acercarnos al control discreto enseguida topamos con la transformada z, el álgebra matricial, etc.

Cualquiera que se quiera acercar a los sistemas de control y que no tenga los conocimientos de matemáticas a nivel de ingeniería, va a encontrar una barrera importante para manejar un simple controlador PID.

Mi intención es explicar todo lo que se pueda sobre los controladores PID de forma que se pueda entender con matemáticas muy sencillas. También intento explicar el funcionamiento de los sistemas en el dominio del tiempo, que es más natural para alguien que desconozca el tema. Así prefiero ver al control derivativo como un elemento que calcula la velocidad de cambio del sistema para poder frenarle con antelación y que no se pase del punto deseado. Si explico el término derivativo como una red de de compensación por adelanto de fase, creo que doy por supuesto mucho bagaje matemático.

Otro punto que quiero tratar, son técnicas sencillas para mejorar el controlador PID y que no he visto tratar de forma simple en ningún sitio. Por ejemplo añadir un regulador feedforward puede mejorar mucho la estabilidad del PID y es fácil de implementar. En muchas ocasiones con un feed-forward sólo es necesario poner el término proporcional (P) y se elimina la necesidad del termino integral y derivativo. Esto simplifica mucho el diseño. Sin embargo no he visto en ningún sitio ejemplos de aplicación sencillos de esta idea. (Todavía tengo que publicar sobre esto)

Por todo esto, espero vuestros comentarios para conseguir los objetivos que me propongo, porque no siempre soy consciente de la dificultad de los conceptos que intento explicar y quisiera que quedasen claros para cualquiera que desee utilizar un controlador PID para sus proyectos.

Saludos.
« Última modificación: 14 de Marzo de 2013, 14:47:58 por Picuino »

Desconectado AcoranTf

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #37 en: 14 de Marzo de 2013, 19:05:08 »
Mi intención es explicar todo lo que se pueda sobre los controladores PID de forma que se pueda entender con matemáticas muy sencillas. También intento explicar el funcionamiento de los sistemas en el dominio del tiempo, que es más natural para alguien que desconozca el tema. Así prefiero ver al control derivativo como un elemento que calcula la velocidad de cambio del sistema para poder frenarle con antelación y que no se pase del punto deseado. Si explico el término derivativo como una red de de compensación por adelanto de fase, creo que doy por supuesto mucho bagaje matemático.

Otro punto que quiero tratar, son técnicas sencillas para mejorar el controlador PID y que no he visto tratar de forma simple en ningún sitio. Por ejemplo añadir un regulador feedforward puede mejorar mucho la estabilidad del PID y es fácil de implementar. En muchas ocasiones con un feed-forward sólo es necesario poner el término proporcional (P) y se elimina la necesidad del termino integral y derivativo. Esto simplifica mucho el diseño. Sin embargo no he visto en ningún sitio ejemplos de aplicación sencillos de esta idea. (Todavía tengo que publicar sobre esto)

Por todo esto, espero vuestros comentarios para conseguir los objetivos que me propongo, porque no siempre soy consciente de la dificultad de los conceptos que intento explicar y quisiera que quedasen claros para cualquiera que desee utilizar un controlador PID para sus proyectos.

Saludos.

Me encuentro entre los nomatematicos y noingenieros que citas y me parece muy buena tu iniciativa. Siempre he tenido la curiosidad de saber como funcionan los sistemas tipo servo, o retroalimentados, en el control de procesos industriales. Pero como tu indicas, siempre que intente aprenderlo, me tope con la teoria imcomprensible para mi y el inmediato abandono del intento.
Por eso valoro el hecho de que pretendas ayudarnos a entender de forma mas simple, los conceptos de estos sistemas.
Animo y no creas que estas hablando solo, te seguimos con interes.

Saludos.

Desconectado Suky

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #38 en: 14 de Marzo de 2013, 21:21:29 »
Disculpas si molesto la colocación del enlace, vi que se pensaba en la aplicación para el microcontrolador y recordé que MLO dedico tiempo en armar algo, explicarlo y quería colocarlo.

Otro post interesante sobre controladores es el de Bigluis: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=30236.msg252566#msg252566

Saludos!
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Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #39 en: 15 de Marzo de 2013, 11:07:44 »
Suky:
No molesta en absoluto y agradezco todos los enlaces que se pongan.
Siempre dan ideas para tratar nuevos temas.


AcoranTf:
Mi intención es que se pueda entender con facilidad y con matemáticas sencillas, pero el tema también está dirigido a ingenieros que no hayan estudiado regulación automática.
También va dirigido a ingenieros que han estudiado o están estudiando teoría de cotrol y ven el tema muy árduo y teórico.

Saludos.

Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #40 en: 15 de Marzo de 2013, 11:12:22 »
Estoy preparando el ejemplo práctico de un pequeño horno.
Ya tengo el esquema eléctrico.
La alimentación de la resistencia calentadora y su masa van por cables diferentes a los de alimentación del sensor para que uno no afecte al otro.



Estoy depurando el programa, cuando lo tenga lo publico.

Saludos.

Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #41 en: 20 de Marzo de 2013, 11:15:51 »
Tengo problemas con el bootloader que van a demorar el ejemplo práctico del horno.

Por ahora adjunto un link a un tipo de control que puede mejorar mucho el comportamiento de un regulador PID:

Control Feedforward

Una imagen del esquema del control Feedforward (ampliado para que también reciba la señal de referencia):




Un ejemplo de aplicación con un control de temperatura para horno:




Esquema del control PID + Feedforward. Cada uno ayuda al otro a responder más rápido, con menor error, con más estabilidad y de forma más robusta ante cambios del sistema:



Solo me falta subir un simulador de horno para poder probar el desempeño de los dos tipos de control.

Saludos.

« Última modificación: 20 de Marzo de 2013, 11:20:59 por Picuino »

Desconectado Picuino

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #42 en: 28 de Marzo de 2013, 09:44:54 »
Ya he publicado el control de temperatura de un pequeño horno eléctrico hecho con dos resistencias y una tapa de memoria USB.

Control de temperatura digital

El problema que estoy encontrando ahora consiste en que la temperatura oscila mucho. No lo hace de forma periódica y no depende de las ganancias del PID ni del tiempo de muestreo, de manera que creo que puede ser ruido que se cuela en el circuito del sensor:




Sigo con ello.


Saludos.

Desconectado jeremylf

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #43 en: 28 de Marzo de 2013, 20:07:37 »
Grande picuino!

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Re: Teoría y práctica de controladores PID
« Respuesta #44 en: 28 de Enero de 2014, 00:53:54 »
Te sigo y leo tu página, muy bien explicado todo. Felicitaciones y gracias.