Como determinar os parâmetros do controlador PID: um guia completo

Saiba como determinarControlador PIDparâmetros com nosso guia completo. Explore o ajuste manual, os métodos Ziegler-Nichols, Cohen-Coon e as ferramentas de software para obter o desempenho ideal do sistema.

  1. Controladores PID

Os controladores Proporcional-Integral-Derivativo (controladores PID), também conhecidos como controladores Proporcionais, Integrais e Derivativos, são ferramentas essenciais em sistemas de controle industrial. Os PIDs funcionam ajudando a manter a saída desejada dos sistemas, minimizando o erro entre o ponto de ajuste e as variáveis do processo - usando termos de ajuste proporcionais, integrais e derivados como suas entradas de controle; Ajustar efetivamente esses termos é fundamental para o desempenho ideal do sistema.

  2. Entendendo os parâmetros PID

* Este parâmetro determina como o ganho proporcional reage aos erros atuais; o aumento dos valores de Kp fornece reações mais fortes, mas valores muito altos de Kp podem causar oscilação ou instabilidade do sistema se definidos muito altos.

Parâmetros de controle intuitivos em modelos PID* Esta variável controla a reação de ganho proporcional Kp aos erros de corrente. Um valor Kp mais alto fornece respostas mais fortes, mas exagerar pode causar instabilidade da oscilação do oscilador ou oscilação e instabilidade da oscilação do sistema ou instabilidade dos componentes do sistema de controle.

Ganho de controle proporcional Kp * Define como Kp atua para reagir aos erros de corrente, respondendo com malha de controle proporcional. Seus valores determinam sua resposta, enquanto a configuração muito alta pode resultar em oscilação ou instabilidade dentro de seus limites de faixa = 2.................... 3 Sistemas de Controle Variáveis 4 3 2

A unidade de controle proporcional para cada erro encontrado resultará em sua resposta e mais forte

reação contra ele por um valor Kp mais alto que leva mais rapidamente assim que o erro surge ou oscilação ou instabilidade ocorre dentro de seu sistema = 4 3 2 3 Controle de Ganho Ganho contul Ganho Indicado Ganho KP Determina qual indica sua resposta contra erros de erro atuais com valor KP mais alto fornecendo respostas mais fortes, no entanto, KP muito grande pode resultar em instabilidade do oscilador dentro do sistema 3 4 4 3

 Parâmetros PID de ganho 3 Ganho e estabilizar ganho

Ganho Integral (Ki)

* O ganho integral aborda os erros acumulados ao longo do tempo, ajudando a eliminar erros residuais em estado estacionário que o termo proporcional não pode corrigir, no entanto, um Ki muito alto pode causar excesso excessivo e instabilidade em sistemas com muitos elementos (valor de Ki > 100). 3.

Ganho Derivativo (Kd) * O ganho derivativo prevê erros futuros, rastreando sua taxa de mudança e fornece um efeito de amortecimento, melhorando assim a estabilidade do sistema e o tempo de resposta. Infelizmente, altos valores de Kd podem amplificar o ruído ou levar a comportamentos imprevisíveis e resultar em comportamentos inesperados que comprometem seus benefícios.

  3. Métodos para ajustar parâmetros PID,

Ajuste manual O ajuste manual envolve o ajuste manual dos parâmetros PID por tentativa e erro, começando definindo Ki e Kd como zero antes de aumentar gradualmente Kp até que a oscilação comece em seu sistema, após o qual Ki deve ser ajustado para eliminar o erro de estado estacionário enquanto Kd deve amortecer as oscilações. [2, 3, 4]. 2. Afinação manual [2., 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] / [2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 12],

Método Ziegler-Nichols * Esta técnica de ajuste, popularizada pelo próprio Ziegler-Nichols, envolve aumentar gradualmente Kp até que seu sistema exiba oscilações sustentadas (ganho final ou Ku). Depois disso, meça Pu e use fórmulas de Ziegler-Nichols para determinar os valores de Ki e Kd.

* O Método Cohen-Coon, adequado para sistemas de malha aberta, utiliza a análise da curva de reação do processo para selecionar parâmetros PID que equilibram estabilidade com capacidade de resposta. Em última análise, isso fornece um bom equilíbrio entre estabilidade e capacidade de resposta em um ambiente de sistema aberto. É 4.

Ferramentas de software

* Existem várias ferramentas de software para ajuste automático de PID. Usando algoritmos avançados, esses programas permitem a otimização rápida dos parâmetros PID com rapidez e precisão - economizando tempo e melhorando o desempenho.

  4.  Considerações práticas

Ao ajustar controladores PID, observe estas considerações práticas:

1. Compensações de estabilidade e desempenho

* Alcançar um equilíbrio entre estabilidade e desempenho é de grande importância: o ajuste excessivamente agressivo pode resultar em instabilidade; O conservadorismo pode diminuir muito os tempos de resposta.2. 2.6 Compensações de estabilidade e desempenho 2.6 2. Ajuste Estável* O objetivo aqui deve ser alcançar o equilíbrio entre esses elementos para obter melhores resultados de desempenho; O ajuste excessivamente agressivo pode causar instabilidade, enquanto as configurações conservadoras podem retardar muito a resposta

Impacto do ruído e distúrbios

Ruídos e distúrbios podem prejudicar significativamente o desempenho dos controladores PID, portanto, empregando filtros ou empregando métodos de ajuste robustos, você pode mitigar seus impactos adversos. 

Aplicações do mundo real de controladores PID

Os controladores PID podem ser utilizados em inúmeras aplicações do mundo real, desde regulação de temperatura e regulação de velocidade do motor até gerenciamento de processos em fábricas de produtos químicos e muito mais. Cada aplicação pode exigir diferentes estratégias de ajuste.

  5. Conclusão

O ajuste adequado dos controladores PID é crucial para o desempenho ideal do sistema. Ao entender os papéis desempenhados por Kp, Ki e Kd e aplicar métodos de ajuste apropriados (ajuste manual, Ziegler-Nichols Cohen Coon ou ferramentas de software), um sistema de controle ideal e responsivo pode ser alcançado. Nosso objetivo deve ser sempre reduzir o erro e, ao mesmo tempo, manter a estabilidade