O que é deslocamento no controlador PID: entendendo e abordando o erro de estado estacionário

   1.  Introdução

Controladores PIDhá muito tempo são consideradas uma das principais ferramentas no controle de processos, servindo para manter a saída desejada dos sistemas enquanto gerenciam problemas de compensação de forma eficaz. Entendendo o offset e#39; s significado e a melhor forma de abordá-lo são aspectos-chave para o desempenho ideal do PID; Neste artigo, investigamos esse conceito mais a fundo, juntamente com métodos impactantes sobre como ele afeta o desempenho do sistema, bem como possíveis soluções.

2. Entendendo o controlador PIDs

Os controladores PID são mecanismos de feedback de malha de controle amplamente utilizados encontrados em sistemas de controle industrial. Seu objetivo é calcular continuamente um valor de erro entre o ponto de ajuste desejado e os valores medidos da variável de processo e minimizar essa diferença usando ajustes das entradas de controle do processo para minimizar os valores de erro.

* Proporcional (P): O componente proporcional fornece um valor de saída que se relaciona diretamente com o valor do erro atual, fornecendo ações de controle que respondem diretamente à sua magnitude.

* Integral (I): O componente integral aborda erros passados integrando erros ao longo do tempo para reduzir erros residuais de estado estacionário presentes com controladores estritamente proporcionais.

* Derivada (D): O componente derivativo prevê erros futuros com base em sua taxa de variação e fornece ações de controle proporcionais em proporção a ela - ajudando a amortecer a resposta do sistema e diminuindo o overshoot.

3. O que é offset em sistemas de controle PID

Offset refere-se a qualquer diferença persistente entre a variável de processo e o ponto de ajuste que persiste apesar dos esforços do controlador. Como resultado de ajuste inadequado ou distúrbios externos, as variáveis do processo não atingem o ponto de ajuste desejado. Resultam em erros contínuos de estado estacionário.

*Offset refere-se a qualquer erro de estado estacionário remanescente após todos os efeitos transitórios terem diminuído e todos os efeitos de distúrbios transitórios terem se dissipado de um sistema.

*Causas: O deslocamento pode resultar de várias fontes, como mudanças de carga, distúrbios externos ou configuração incorreta dos parâmetros PID. Em sistemas de controle somente proporcionais, no entanto, o deslocamento é inevitável, pois sua saída se correlaciona diretamente com quaisquer erros ocorridos.

O deslocamento pode influenciar negativamente o desempenho dos sistemas de controle, levando à ineficiência, redução da qualidade do produto e aumento dos custos operacionais. Assim, entender seu impacto é imperativo na elaboração de estratégias de controle bem-sucedidas.

* Desempenho do sistema: O deslocamento pode levar um sistema para fora de seus parâmetros ideais e resultar em desempenho abaixo da média; Por exemplo, em sistemas de controle de temperatura, isso pode resultar na temperatura do processo ser consistentemente mais alta ou mais baixa do que o ponto de ajuste.

* Exemplos do mundo real: O deslocamento pode se manifestar em aplicações industriais de várias maneiras. Por exemplo, desvios na concentração do produto podem ameaçar a qualidade e a consistência dos produtos finais produzidos por meio de processos químicos.

4. Deslocamento de endereçamento em controladores PID

Existem várias estratégias disponíveis para reduzir ou eliminar o deslocamento, mas os controladores PID desempenham um papel fundamental, integrando o erro ao longo do tempo para ajustar a saída de saída de acordo com o que foi encontrado.

* Ação Integral: Nos sistemas de controle PID, uma ação integral acumula erros ao longo do tempo e ajusta a saída em resposta a erros de estado estacionário. O aumento do ganho integral ajuda a aproximar as variáveis do processo de seu ponto de ajuste, diminuindo os erros de deslocamento e compensação.

* Métodos de ajuste: O ajuste adequado do parâmetro PID pode reduzir significativamente o deslocamento. Técnicas como os métodos de Ziegler-Nichols ou Cohen-Coon podem ser utilizadas para identificar configurações ideais.

5. Estratégias práticas para controlar a compensação

O gerenciamento adequado do deslocamento requer ajuste, monitoramento regular e ajustes dos parâmetros PID - aqui estão algumas sugestões práticas para lidar com o deslocamento em controladores PID:

*Melhores práticas: Comece empregando um controlador somente proporcional para obter informações sobre como o sistema está se comportando antes de adicionar gradualmente componentes integrais e derivados do controlador, fazendo os ajustes de ganhos necessários para limitar o deslocamento e fornecer controle estável.

* Para evitar: Configurações incorretas de ganho integral podem levar a oscilações excessivas e instabilidade do seu sistema, portanto, monitorar regularmente seu desempenho e fazer as alterações necessárias conforme necessário garantirá o controle ideal.

6. Conclusão

O deslocamento do controlador PID é um problema que muitas vezes prejudica o desempenho e a eficiência dos sistemas de controle, dificultando sua operação ideal e aumentando os custos. Ao entender suas causas e efeitos e empregar maneiras eficazes de lidar com isso, você pode garantir que seu PID funcione de maneira ideal - o monitoramento e o ajuste regulares dos parâmetros do PID são vitais para manter a eficiência do sistema e minimizar o deslocamento.