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Proyecto Controlador Analogico PID

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Text of Proyecto Controlador Analogico PID

  • DISEO DE CONTROLADOR PID

    - CONTROL DE TEMPERATURA- CONTROL DE POSICIONAMIENTO [SERVOMECANISMO ]

    Materia: Sistemas De Control De Automatico

    Profesor: Ing. Jess Aurelio Garcia Cordova

  • ETAPAS DEL CONTROLADOR ANALOGICO PID

    CONTROLADOR

    PID

    CIRCUITO DE CONTROL DEL

    ACTUADOR

    ACTUADOR

    [ TRIAC ]

    CONTROL DE TEMPERATURA

    EN

    PROCESO

    R

    E

    T

    R

    O

    A

    L

    I

    M

    E

    N

    T

    A

    C

    I

    O

    N

    Ing. Jesus Aurelio Garcia Cordova

    T

    R

    A

    N

    S

    D

    U

    C

    T

    O

    R

    R

    E

    T

    R

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    M

    E

    N

    T

    A

    C

    I

    O

    N

    SET POINT

    RETROALIMENTACION

    TRANSDUCTOR LM35 PARA CONTROL DE TEMPERATURAPOTENCIOMETROS PARA SERVOMECANISMO

  • ETAPAS DEL

    CONTROLADOR ANALOGICO

    PID

    Ing. Jesus Aurelio Garcia Cordova

    PID

    LAS SIGUIENTES DIAPOSITIVAS BUSCAN EXPLICAR LAS ETAPAS QUE CONFORMAN EL CONTROLADOR PID ANALOGICO

  • ETAPAS DEL CONTROLADOR ANALOGICO PIDAMPLIFICADOR PROPORSIONAL

    (P)

    AMPLIFICADOR DERIVATIVO (D)

    AMPLIFICADOR INVERSOR

    AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

    AMPLIFICADOR INTEGRATIVO (I)

    AMPLIFICADOR SUMADOR

  • EXPLICACION DE LA OPERACION DEL CONTROLADOR PID ANALOGICO

    AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

    EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL ES LA ETAPA DE ENTRADA HACIA EL CONTROLADOR PID, ESTE AMPLIFICADOR TIENE COMO FUNCION GENERAR LA SEAL DE ERROR QUE SERA PROCESADA POR LOS AMPLIFICADORES PID DEL CONTROLADOR.

    EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL RECIBE DOS SEALES DE VOLTAJE: UNA SEAL DE VOLTAJE CORRESPONDIENTE AL SETPOINT Y OTRA PROVENIENTE DE LOS TRANSDUCTORES QUE MONITOREAN EL VALOR ACTUAL DE LA VARIABLE CONTROLADA EN EL PROCESO. EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL OTORGA COMO SALIDA LA DIFERENCIA DE VOLTAJE QUE EXISTE ENTRE EL SETPOINT Y LA SEAL DE RETROALIMENTACION PROVENIENTE DEL TRANSDUCTOR.

    PARA NUESTRO PROYECTO EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL TIENE UNA GANANCIA UNITARIA. Y SU SALIDA ES NEGATIVA CON RESPECTO A LA POLARIDAD DEL VOLTAJE RECIBIDO.

    AMPLIFICADOR PROPORSIONAL

    ESTE AMPLIFICADOR AMPLIFICA LA SEAL DE ERROR DE ACUERDO A UNA GANANCIA ESTABLECIDA. EL AMPLIFICADOR PROPORSIONAL NO CONSIDERA EL GRADO DE VARIACION DE LA SEAL DE ERROR EN EL TIEMPO; RAZON POR LA CUAL, EN CASO DE CUALQUIER CAMBIO ABRUPTO DE LA SEAL DE ERROR, PUEDE PROVOCAR UNA RESPUESTA SOBREPASADA QUE INCREMENTE EL ERROR EN ESTADO

    Ing. Jesus Aurelio Garcia Cordova

    ABRUPTO DE LA SEAL DE ERROR, PUEDE PROVOCAR UNA RESPUESTA SOBREPASADA QUE INCREMENTE EL ERROR EN ESTADO ESTACIONARIO. EL AMPLIFICADOR PROPORSIONAL BUSCA COMPENSAR EN FORMA PRONUNCIADA LA SEAL DE ERROR; BUSCANDO DE FORMA INMEDIATA RETORNAR LA VARIABLE CONTROLADA AL VALOR DESEADO. LA GANANCIA DE ESTE AMPLIFICADOR FUE DISEADA PARA QUE SEA UNITARIA.

    AMPLIFICADOR DERIVATIVO

    LA FUNCION DEL AMPLIFICADOR DERIVATIVO, ES MANTENER EL ERROR ENTRE EL SETPOINT Y EL VALOR DE LA VARIABLE CONTROLADA A UN VALOR MINIMO CORRIGIENDOLO PROPORCIONALMENTE CON LA VELOCIDAD MISMA QUE SE PRODUCE DICHO ERROR.

    ESTE AMPLIFICADOR BUSCAR GENERAR UNA RESPUESTA QUE PUEDA COMPENSAR CUALQUIER CAMBIO ABRUPTO O SUBITO DE LA VARIABLE CONTROLADA. CONFORME MAS VARIE LA SEAL DE ERROR MAYOR SERA LA RESPUESTA DE SALIDA DEL AMPLIFICADOR DERIVATIVO.

    AMPLIFICADOR INTEGRATIVO

    ESTE AMPLIFICADOR TIENE COMO FUNCION GENERAR UNA RESPUESTA QUE BUSCA DISMINUIR Y ELIMINAR EL ERROR EN ESTADO ESTACIONARIO PROVOCADO POR EL CONTROL PROPORSIONAL.

  • AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

    DESCRIPCION:

    Ing. Jesus Aurelio Garcia Cordova

    DESCRIPCION:

    CONSIDERANDO LA FORMULA QUE DEFINE LA OPERACION DE ESTE TIPO DE AMPLIFICADOR SE PUEDE APRECIAR QUE LA SALIDA ES LA DIFERENCIA ENTRE LOS VOLTAJES DE ENTRADA V2 Y V1 MULTIPLICADOS POR LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR.

    LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR SE CALCULA DIVIDIENDO EL VALOR DE R2 Y R1.UN PUNTO DE IMPORTANCIAA ES EL HECHO DE QUE LOS VALORES DE LAS RESISTENCIAS R3 Y R4 DEBERAN SER IGUALES A LAS DE R1. SI EL VALOR DE R2 Y R1 SON IGUALES; ENTONCES EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL TIENE UNA GANANCIA DE 1

    ESTE TIPO DE AMPLIFICADOR ES LA ETAPA DE ENTRADA DEL CONTROLADOR PID, TIENE COMO FUNCION DETERMINAR LA SEAL DE ERROR EXISTENTE ENTRE EL SETPOINT ESTABLECIDO EN EL CONTROLADOR Y LA RETROALIMENTACION DE LOS TRANSDUCTORES QUE INFORMEN DEL VALOR ACTUAL DE LA VARIABLE QUE SE BUSCA CONTROLAR.

  • AMPLIFICADOR INVERSORCONTROL PROPORSIONAL (P)

    DESCRIPCION

    CONSIDERANDO LA FORMULA QUE DEFINE LA OPERACION DE ESTE TIPO DE AMPLIFICADOR SE PUEDE APRECIAR QUE LA SALIDA ES IGUAL AL VOLTAJE DE ENTRADA AL AMPLIFICADOR MULTIPLICADO POR LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR.

    Ing. Jesus Aurelio Garcia Cordova

    AL VOLTAJE DE ENTRADA AL AMPLIFICADOR MULTIPLICADO POR LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR.

    EN ESTE CASO Vin, ES EL VOLTAJE DE ENTRADA. LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR SE CALCULA DIVIDIENDO EL VALOR DE RF ENTRE LA RESISTENCIA Rin.

    LA SALIDA DEL AMPLIFICADOR INVERSOR ES NEGATIVA, DEBIDO A QUE LA SEAL DE VOLTAJE DE ENTRADA ES APLICADA A LA TERMINAL INVERSORA DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

    El control proporcional se implementa haciendo uso de un amplificador inversor.

    El control proporcional tiene como funcin amplificar la seal de error proveniente del amplificador diferencial y generar un voltaje de salida, el cual es proporcional al voltaje de entrada proveniente del amplificador diferencial multiplicado por la ganancia del amplificador inversor.

    Cuanto mayor es la ganancia del control proporcional, mayor es la seal de control generada para un mismo valor de seal de error. De este modo, se puede decir que para una seal de control determinada cuanto mayor es la ganancia del control proporcional, menor es la seal de error actuante. En conclusin, el aumento de la ganancia del control proporcional permite reducir el error en estadoestacionario. Al error cometido se le denomina error de corrimiento.

  • AMPLIFICADOR INTEGRATIVO (I)

    DESCRIPCION:

    COMO SU NOMBRE LO INDICA; EL AMPLIFICADOR INTEGRATIVO, ES UN AMPLIFICADOR CUYA SALIDA EQUIVALE A LA OPERACION MATEMATICA DE INTEGRACION DEL VOLTAJE DE ENTRADA Vin.

    EL AMPLIFICADOR INTEGRATIVO PRODUCE UNA SALIDA DE VOLTAJE LA CUAL ES PROPORSIONAL A LOS CAMBIOS DE MAGNITUD DE LA SEAL DE ENTRADA CON RESPECTO AL TIEMPO.

    EN OTRAS PALABRAS; LA MAGNITUD DE LA SEAL DE SALIDA DE ESTE AMPLIFICADOR, ES DETERMINADA POR LA DURACION DE TIEMPO EN QUE ELVOLTAJE DE ENTRADA SE ENCUENTRA PRESENTE EN LA ENTRADA DEL AMPLIFICADOR. PUES CUANDO EL VOLTAJE DE ENTRADA SE ENCUENTRA PRESENTE, ESTE CONTROLA LA CARGA DEL CAPACITOR C QUE SE ENCUENTRA EN LA RETROALIMENTACION.

    La caracterstica ms importante del tipo de control integrativo, es que la accin correctora se efecta mediante la integral del error, ello permite decir que el control integral proporciona una seal de control que es funcin de la propia 'historia' de la seal de error, permitiendo obtener una seal de control diferente de cero aunque la seal de error sea cero.

    Ing. Jesus Aurelio Garcia Cordova

    PRESENTE, ESTE CONTROLA LA CARGA DEL CAPACITOR C QUE SE ENCUENTRA EN LA RETROALIMENTACION.

    CUANDO EL VOLTAJE Vin ES APLICADO POR PRIMERA VEZ A LA ENTRADA DEL AMPLIFICADOR INTEGRADOR, EL CAPACITOR C SE ENCUENTRA DESCARGADO CON UNA RESISTENCIA MUY PEQUEA LO CUAL PROVOCA QUE EL CAPACITOR C QUE SE ENCUENTRA COMO RETROALIMENTACION SEA PRACTICAMENTE UN CORTO CIRCUITO, LO CUAL PROVOCA QUE LA GANANCIA SEA MUY PEQUEA Y EN CONSECUENCIA EL VOLTAJE DE SALIDA SEA CASI CERO. CONFORME EL CAPACITOR C EMPIEZA A CARGARSE, SU REACTANCIA CAPACITIVA (Xc) DECRECE Y LA GANANCIA (Xc/Rin) SE INCREMENTA PRODUCIENDO CON ESTO UN INCREMENTO PROGRESIVO EN EL VOLTAJE DE SALIDA DEL AMPLIFICADOR, HASTA QUE EL CAPACITOR SE CARGA TOTALMENTE. CUANDO EL CAPACITOR SE CARGA TOTALMENTE LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR INTEGRATIVO SERA INFINITA Y EN CONSECUENCIA LA SALIDA DEL AMPLIFICADOR SE IRA A SATURACION (ES DECIR LA SALIDA TOMARA UNO DE LOS VALORES DE SATURACION.).

    EN LA SIGUIENTE FORMA DE ONDA DE SALIDA, SE PUEDE APRECIAR COMO LA SALIDA (OUTPUT), DEL AMPLIFICADOR INTEGRATIVO SE MANTIENE EN INCREMENTO ASCENDENTE INICIANDO DE CERO HASTA ALCANZAR LA SATURACION (VSaturacion). LA SALIDA SE MANTIENE EN INCREMENTO SIEMPRE Y CUANDO EL VOLTAJE DE ENTRADA PERMANEZCA ALIMENTADO.

    VOLTAJE DE ENTRADA APLICADO DE SER CERO (0 ) CAMBIO A -1V

    VOLTAJE DE SALIDA CAMBIA EN FORMA CRECIENTE DE CERO (0 ) HASTA Vsaturacin

  • AMPLIFICADOR DIFERENCIADOR O DERIVATIVOCONTROL DERIVATIVO (D)

    DESCRIPCION

    UN AMPLIFICADOR DIFERENCIADOR O DERIVATIVO (D) , OFRECE COMO SALIDA UN VOLTAJE EL CUAL ES PROPORSIONAL A LA RAPIDEZ DE CAMBIO (QUE TAN RAPIDO CRECE O DECRECE) CON QUE VARIA EL VOLTAJE DE ENTRADA VIN.

    LA GANANCIA DE ESTE AMPLIFICADOR ES IGUAL A RF/Xc ( donde Xc, es la reactancia capacitiva del capacitor; y la cualvaria en forma inversa con respecto a la frecuencia. Esto significa que conforme la frecuencia de la seal de entrada

    Ing. Jesus Aurelio Garcia Cordova

    varia en forma inversa con respecto a la frecuencia. Esto significa que conforme la frecuencia de la seal de entradaaumenta la reactancia capacitiva disminuye y viceversa). DE ESTA FORMA TENEMOS QUE CONFORME Xc DISMINUYE LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR DIFERENCIADOR AUMENTA Y VICEVERSA.

    EN LA FORMULA DE ESTE AMPLIFICADOR PODEMOS APRECIAR COMO EL NIVEL DE SALIDA DE VOLTAJE ES PROPORSIONAL A LA DERIVADA DE LA SENAL DE VOLTAJE DE ENTRADA.

    De este modo, el control derivativo mediante la derivada de la seal de error 'conoce' sus caractersticas dinmicas (crecimiento o decrecimiento), produciendo una correccin antes de que la