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02/02/2016 #1


duda teorica control p, pi, pid
estudie electronica y no le entendi bien al control pi,pid
cuando es necesario y en que es mas eficiente que uno proporcional, como funciona claro?

Lo digo por que para un sistema fisico de respuesta lineal o no lineal lo eh resuelto con un control proporcional y no le veo necesidad, incluyendo la velocidad de respuesta, a otro tipo de control, ya sea para el estado transitorio o la parte de mantenimiento de la variable de salida.
02/02/2016 #2

Avatar de juanma2468

Si es solo proporcional pues vas a tener un error, cuando tu seteas un valor de referencia, la salida tenderá a ese valor pero nunca logrará ser el mismo, por lo que se aproxima pero con un error.
02/02/2016 #3

Avatar de Dr. Zoidberg

me1 dijo: Ver Mensaje
estudie electronica y no le entendi bien al control pi,pid
cuando es necesario y en que es mas eficiente que uno proporcional, como funciona claro?

Lo digo por que para un sistema fisico de respuesta lineal o no lineal lo eh resuelto con un control proporcional y no le veo necesidad, incluyendo la velocidad de respuesta, a otro tipo de control, ya sea para el estado transitorio o la parte de mantenimiento de la variable de salida.
O el sistema que "has resuelto" es muy simple, o es un caso particular o tu "solucion" es un desastre.
Como te dijeron, un control proporcional funciona en base a un error distinto de cero, con lo cual la ganancia proporcional debe ser muuuuy alta si pretendes minimizar el error.
La ganancia proporcional alta tiende a volver oscilatorios a los sistemas, y la forma de acercarlos a una respuesta amortiguada o ligeramente subamortiguada es: o bajas la ganancia proporcional y aumentas el error de estado estacionario o metes ganancia derivativa y atajas las sobrelongaciones antes de que ocurran.
Por ultimo, si necesitas llevar a cero el error de estado estacionario no queda otra que meter ganancia integral (y tal vez un anti-windup) pero como la integral vuelve a comprometer la estabilidad del sistema de lazo cerrado, hay que meter un poco mas de accion derivativa.

Esto es en general, y dependiendo del sistema y condiciones de seguimiento de consigna y estado estacionario la configuracion final elegida puede variar entre p, pi, pd o pid.
03/02/2016 #4

Avatar de yorsk2004

El control proporcional es solo una parte del control PID, cada acción de control mejora específicamente algo en la respuesta transitoria y en estado estable. Actualmente un controlador PID se queda pequeño en aplicaciones industriales que incluyen procesos físicos y químicos, después del PID salieron los compensadores de atraso y adelanto.

En conclusión si uso solo un control proporcional es porque el sistema físico lo modelo matemáticamente de manera general omitiendo algunas consideraciones.

Si quieres conocer mas sobre Control Clásico le recomiendo que lea los artículos, textos y libros del profesor Katsuhiko Ogata una eminencia en el tema.
03/02/2016 #5


Pues no se resolvio mi duda
hablo de la velocidad de un motor de cd o ca ya que no encuentro diferencia en que sea lineal o no para que funcione un control proporcional sin el error que mencionan en estado estacionario, esa parte es mi mayor duda, ya que si lo recuerdo de la teoria, pero en simulacion y al implementarlo no me sucede un error con el control proporcional.

Por lo anterior no se me ocurre una aplicacion en la que no sea eficaz
03/02/2016 #6


Buenas amigo, puedes ubicar las gráficas de salida de los tres controladores y comprobar la naturaleza del mismo.

En el control P hay un cierto error que la parte integrativa corrige y estabiliza, la salida es subamortiguada si no me equivoco. Con la configuración PID, la estabiliza aún más.

Básicamente, para no extenderme mucho el controlador proporcional al ser de lazo abierto no cuenta con "autocorrección" por así decirlo, sin embargo cuando cerramos el lazo (necesario en un controlador PI, PD y PID) la salida puede comenzar con un pico alto de error pero se va amortiguando hasta que llega a su valor deseado.

Con respecto a tu motor, con un controlador proporcional basta y sobra para controlar su velocidad y posición angular, no es que no te suceda el error es que si entonas bien el sistema no lo vas a notar. Sin embargo con el PID, verías como oscilaciones en el motor cuando no esté bien entonado el sistema porque éste estaría autocorrigiéndose, una y otra vez hasta llegar a su valor deseado. No sé si me entiendes...

Un ejemplo gráfico sería: Imagina que el valor deseado para la velocidad del motor es de 100RPM, si lo haces con un controlador P, lo peor que te puede suceder es que cuando enciendas el sistema si no está bien calibrado a la salida consigas 110/120 RPM y vas calibrando hasta llegar a las 100. Eso se conoce como control manual en la teoría de controles y existe porque es económico.

Sin embargo si haces lo mismo con un PID, PD o PI, éste podría arrancar con 120RPM pero al cabo de cierto tiempo llegaría a los 100RPM.

Sucede lo mismo con los acondicionadores de aire, que tu lo configuras para que tu habitación esté a 16ºC por ejemplo, va a haber un punto en el cual el cuarto llegue a una temperatura menor, pero luego se mantendrá en el valor deseado hasta que un agente externo lo perturbe (abras la puerta) y éste vuelva a trabajar para llegar a los 16ºC, con un controlador P, si algo perturba el sistema tendrías tú que volverlo a calibrar manualmente.

Obviamente, el controlador P no sería eficaz en situaciones en donde el sistema deba siempre mantenerse estable a toda hora, pase lo que pase, sin intervención humana.

Espero eso conteste tu duda.
03/02/2016 #7

Avatar de Dr. Zoidberg

me1 dijo: Ver Mensaje
Pues no se resolvio mi duda
hablo de la velocidad de un motor de cd o ca ya que no encuentro diferencia en que sea lineal o no para que funcione un control proporcional sin el error que mencionan en estado estacionario, esa parte es mi mayor duda, ya que si lo recuerdo de la teoria, pero en simulacion y al implementarlo no me sucede un error con el control proporcional.
Por lo anterior no se me ocurre una aplicacion en la que no sea eficaz
Pues sabés bastante poco y tenés un visión extremadamente limitada. Los motores de controlan en velocidad con un PD y en posición con un PI o PID. No sabemos con que modelo estás simulando ni las condiciones de operación (con o sin carga en el motor) ni que parametro querés controlar, pero de todas formas el motor es un modelo simple y casi sin complicaciones. Cuando usés un modelo de orden mas alto o con retardos de transporte o con fase-no-minima (o le metás carga al motor) vas a ver como se usa y ajusta un PID.

Por otra parte es de mucho desconocimiento intentar generalizar una "teoría" como la que has expuesto a partir de un ejemplo simple y trivial... sobre todo cuando los PID se usan en todo el mundo desde hace muchisimos años con muy buenos resultados.
03/02/2016 #8


ejemplo
Ballestero dijo: Ver Mensaje
Buenas amigo, puedes ubicar las gráficas de salida de los tres controladores y comprobar la naturaleza del mismo.

En el control P hay un cierto error que la parte integrativa corrige y estabiliza, la salida es subamortiguada si no me equivoco. Con la configuración PID, la estabiliza aún más.

Básicamente, para no extenderme mucho el controlador proporcional al ser de lazo abierto no cuenta con "autocorrección" por así decirlo, sin embargo cuando cerramos el lazo (necesario en un controlador PI, PD y PID) la salida puede comenzar con un pico alto de error pero se va amortiguando hasta que llega a su valor deseado.

Con respecto a tu motor, con un controlador proporcional basta y sobra para controlar su velocidad y posición angular, no es que no te suceda el error es que si entonas bien el sistema no lo vas a notar. Sin embargo con el PID, verías como oscilaciones en el motor cuando no esté bien entonado el sistema porque éste estaría autocorrigiéndose, una y otra vez hasta llegar a su valor deseado. No sé si me entiendes...

Un ejemplo gráfico sería: Imagina que el valor deseado para la velocidad del motor es de 100RPM, si lo haces con un controlador P, lo peor que te puede suceder es que cuando enciendas el sistema si no está bien calibrado a la salida consigas 110/120 RPM y vas calibrando hasta llegar a las 100. Eso se conoce como control manual en la teoría de controles y existe porque es económico.

Sin embargo si haces lo mismo con un PID, PD o PI, éste podría arrancar con 120RPM pero al cabo de cierto tiempo llegaría a los 100RPM.

Sucede lo mismo con los acondicionadores de aire, que tu lo configuras para que tu habitación esté a 16ºC por ejemplo, va a haber un punto en el cual el cuarto llegue a una temperatura menor, pero luego se mantendrá en el valor deseado hasta que un agente externo lo perturbe (abras la puerta) y éste vuelva a trabajar para llegar a los 16ºC, con un controlador P, si algo perturba el sistema tendrías tú que volverlo a calibrar manualmente.

Obviamente, el controlador P no sería eficaz en situaciones en donde el sistema deba siempre mantenerse estable a toda hora, pase lo que pase, sin intervención humana.

Espero eso conteste tu duda.
Me confundio lo que dices
El control que uso mediante una proporcion del error (lazo cerrado) llega al valor deseado sin error final e incluye perturbaciones (al estar en lazo cerrado)
No oscila, la ganancia no la escogi al azar e incluso con una ganancia no optima puede corregirse la oscilacion con codigo

Visto asi no encuentro diferencia con otro control respecto a que resuelva la tarea

Dr. Zoidberg dijo: Ver Mensaje
Pues sabés bastante poco y tenés un visión extremadamente limitada. Los motores de controlan en velocidad con un PD y en posición con un PI o PID. No sabemos con que modelo estás simulando ni las condiciones de operación (con o sin carga en el motor) ni que parametro querés controlar, pero de todas formas el motor es un modelo simple y casi sin complicaciones. Cuando usés un modelo de orden mas alto o con retardos de transporte o con fase-no-minima (o le metás carga al motor) vas a ver como se usa y ajusta un PID.

Por otra parte es de mucho desconocimiento intentar generalizar una "teoría" como la que has expuesto a partir de un ejemplo simple y trivial... sobre todo cuando los PID se usan en todo el mundo desde hace muchisimos años con muy buenos resultados.

Todos los sistemas fisicos que conozco los relaciono asi, igual si mencionas alguno en el que no se pueda controlar solo con la relacion de respuesta de cambio de salida respecto a un cambio en la entrada.

Asi es como lo entiendo.
El ejemplo que uso es controlar la velocidad de un motor de cd con variaciones en la carga

Repitiendo lo de arriba:
Mediante una proporcion del error (lazo cerrado) se llega al valor deseado sin error final
No oscila, la ganancia no la escogi al azar e incluso con una ganancia no optima puede corregirse la oscilacion con codigo

Visto asi no encuentro diferencia con otro control respecto a que resuelva la tarea
04/02/2016 #9


me1 dijo: Ver Mensaje
Me confundio lo que dices
El control que uso mediante una proporcion del error (lazo cerrado) llega al valor deseado sin error final e incluye perturbaciones (al estar en lazo cerrado)
No oscila, la ganancia no la escogi al azar e incluso con una ganancia no optima puede corregirse la oscilacion con codigo

Visto asi no encuentro diferencia con otro control respecto a que resuelva la tarea




Todos los sistemas fisicos que conozco los relaciono asi, igual si mencionas alguno en el que no se pueda controlar solo con la relacion de respuesta de cambio de salida respecto a un cambio en la entrada.

Asi es como lo entiendo.
El ejemplo que uso es controlar la velocidad de un motor de cd con variaciones en la carga

Repitiendo lo de arriba:
Mediante una proporcion del error (lazo cerrado) se llega al valor deseado sin error final
No oscila, la ganancia no la escogi al azar e incluso con una ganancia no optima puede corregirse la oscilacion con codigo

Visto asi no encuentro diferencia con otro control respecto a que resuelva la tarea
Ok amigo te lo diré en términos muy sencillos. Ya que tu duda es sobre un controlador "P" de lazo cerrado, éste JAMÁS, llegará al valor deseado, puede llegar muy cerca pero nunca será el set-point. Esos errores los corriges con la parte derivativa e integrativa, en los cuales sí obtendrás resultados exactos. Funciona? si, si lo hace. ¿Necesitas precisión milimétrica? no te servirá entonces.
04/02/2016 #10
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Quizás , al tratarse de la velocidad de un motor , un sistema simple sea capaz de mantenerla "estable" facilmente , ya que la respuesta es practicamente "instantanea".

Si estubieras trabajando con temperatura , por ejemplo . . . .
04/02/2016 #11

Avatar de Scooter

Simplificando y mintiendo un poco: Mas o menos el control de posición lo hace el I y el de velocidad lo hace el D. El P solo nunca funciona y nunca alcanza la referencia, eso si, está la trampa de cambiar la referencia.
04/02/2016 #12


:)
Ya entendi grcs.
Alguna otra opinion para el ejemplo que uso?
Si intento con temperatura a ver si tambien lo entiendo en la practica.
04/02/2016 #13

Avatar de Scooter

Por si queda confuso.
Por posición me refiero a la magnitud de lo que sea que quieres controlar. En tu caso la posición es la velocidad de giro X.
Con velocidad me refiero a como de rápido se alcanza esa posición.
Lo digo porque en tu caso resulta bastante confuso.
07/02/2016 #14

Avatar de ecotronico

Hola a todos!!

solamante voy a comentar un tipo de aplicación muy utilizada: bombeo de agua.

La mayoría de los variadores de frecuencia (VDF en español) vienen con control PID incorporado.
Normalmente se utilizan para controlar presión y esto ayuda a economizar energía eléctrica cuando hay poco consumo de agua.
Tienen una entrada analógica (4-20mA ó 0-10V) para recibir una señal de realimentación desde un sensor de presión, que se encuentra instalado a la salida de una cañería.
La referencia de presión a controlar se puede introducir por teclado o por alguna otra entrada, si es que hay disponible.

Así, el VDF varía la rotación de la moto-bomba de acuerdo con el consumo.

Lo curioso es que nunca vi a alguien con conocimento especializado en Teoría de Control arrancando uno de estos equipos... Esta función viene casi lista para funcionar.
Normalmente se ajusta un parámetro para "P" y otro para "I".
"D" queda en cero 0.
Por lo tanto es un control "PI".

Control PID de Presion Constante con VFD
08/02/2016 #15
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

me1 dijo: Ver Mensaje
estudie electronica y no le entendi bien al control pi,pid
cuando es necesario y en que es mas eficiente que uno proporcional, como funciona claro?
Me parece que deberías agarrar los libros con más entusiasmo , porque te estás comiendo la parte inercial de los sistemas a controlar.

me1 dijo: Ver Mensaje
hablo de la velocidad de un motor de cd o ca ya que no encuentro diferencia en que sea lineal o no para que funcione un control proporcional sin el error que mencionan en estado estacionario, esa parte es mi mayor duda, ya que si lo recuerdo de la teoria, pero en simulacion y al implementarlo no me sucede un error con el control proporcional.
Con tu mismo control , agregale un volante importante al motor y fijate lo que ocurre. O hacé un control de temperatura , para por ejemplo un litro de agua , y contanos tu experiencia.

Saludos !
09/02/2016 #16

Avatar de Scooter

Hay que ver como lo "miras", ahora mismo tengo una "dremel" marca nisupu sin ninguna realimentación, si le pongo una p, a mi me parecerá que va mejor que en lazo abierto, y lo hará, pero eso no significa que funcione como debe. Sólo significa que funciona menos mal que antes.
09/02/2016 #17

Avatar de palurdo

Hola, yo tampoco se mucho de teoría de control, líneas de retardo de fase, transformada de laplace de la función de transferencia en lazo abierto y cerrado, como afectan a la estabilidad del sistema los polos y los ceros de dichas funciones si se sitúan en el semiplano derecho o izquierdo de dichas funciones, de ecuaciones diferenciales de segundo orden y las soluciones reales o complejas de su ecuación de segundo grado característica, etc...

Como de eso se más bien poco (y si lo se, no quiero acordarme...), te voy a contar unas historias que me han pasado, o no...

En mi casa, tenemos un calentador de agua que mantiene el agua a unos 50 grados en el interior del deposito, aunque cuando parte del agua caliente sale entra agua fría, el control on-off se activa a 48 grados y se apaga a 52, así que suponemos que siempre esta caliente a 50 grados con un error de ±2 grados. Por otra parte los grifos de mi casa son monomandos, lo que significa que puedo controlar la cantidad del agua caliente o del agua fría, pero no de ambas a la vez, al menos con la salida máxima de ambas. Simplemente si giro a la derecha tengo agua fría, si giro a la izquierda tengo agua caliente, y si dejo el mando en medio sale mezcla de agua caliente y agua fría. Además el termo de agua caliente lo tengo a 10 metros de distancia del grifo de la ducha.

La cosa es que la temperatura de agua que me gusta es de 37°C, y se que la temperatura del termo es 50°C, si la temperatura del agua fria es de 25°C sólo tengo que abrir el agua en el punto medio del grifo de manera que (50+25)/2=37,5°C que es una temperatura muy próxima. Aunque desconozco la temperatura del agua fría un día cualquiera parece razonable abrir el grifo a mitad y luego ir regulando el grifo a izquierda o derecha hasta encontrar la temperatura que me gusta.

Día 1:

Me meto en la ducha y abro el grifo a mitad. De repente noto como empieza a salir el agua muy fría así que pienso que abriendo el agua caliente al máximo se calienta lo más rápido posible y conforme va saliendo el agua caliente voy regulando cada vez en pasos más pequeños y paro el mando cuando haya alcanzado la temperatura buena. Así que eso hago, y a un tercio del agua caliente el agua ya ha alcanzado la temperatura que me gusta así que paro de girar el grifo. Pero el agua caliente sigue subiendo, así que giro poco a poco hacia el agua fría. como parece que no para de salir cada vez más caliente, giro cada vez más rápido hacia el agua fría hasta el máximo mientras me estoy quemando a 50°C. Comienza a bajar la temperatura del agua así que poco a poco voy llevando al medio el grifo del agua, pero como sigue saliendo cada vez más fria, abro el grifo hacia el caliente cada vez más rápido hasta que sale el máximo de agua fría mientras el grifo esta en la posición de agua caliente. Y mientras me congeló, todo vuelve a empezar... De la ducha salgo con una pulmonía que me dura dos semanas. ¡Maldito control P con alta amplificación del error...!

Día 2:

Los antibióticos me han ayudado algo. Se me ha pasado por la cabeza que si aunque el agua salga muy fría o muy caliente me limito a regular poco a poco, podré al fin encontrar la posición del grifo que ni me quema ni me deja frío. Abro el grifo para ducharme otra vez a media posición. Ahora el agua sale muy caliente. Debe ser que como hoy ha hecho sol, las tuberías están calientes de por si. Pero en lugar de ir girando bruscamente hacia el agua fría, giro lentamente. Después de 5 minutos con la piel cercana a quemaduras de segundo grado, el agua baja de 40°C. ahora con pasos pequeños parece que la voy llevando a la temperatura que me gusta, pero no se por qué, por más que lo intento, o giro un poco a la izquierda y el agua se queda en 39, o giro un poco a la derecha y se me queda en 35, pero no consigo los 37°. Con pasos más pequeños consigo quedarme entre 38 y 36, pero ya llevo una hora en la ducha y las quemaduras empiezan a doler... ¡Que lento es el control P con poca ganancia y para colmo me es imposible llegar a 37°C, siempre o me paso o no llegó, da igual lo poco que mueva el mando!

Día 3:

Ya va mejorando mi tos y el color rojo tostado de mi piel comienza a disiparse gracias a la pomada para las quemaduras. Me he fijado que desde que abro el grifo al máximo de calor hasta que el agua sale al máximo de caliente, pasan 20 segundos, así que mi estrategia es adelantarme a la salida del agua. Abro el grifo a mitad y sale el agua muy fría, pero como se que el circuito de agua se esta calentando, a los 10 segundos (la mitad del tiempo hasta que saca la temperatura final) giro un cuarto de grifo hacia el agua fría. Si el agua esta algo caliente, sin esperar a que se enfríe, giro un octavo hacia el agua caliente a los 15 segundos. Viendo que tiende a calentarse sin esperar que llegue a la temperatura, los 18 segundos un poquito hacia el agua fría, y a los 20 segundos un poquito hacia el agua caliente. a los 22 segundos el agua la tengo en 37°C, sólo en 22 segundos y porque me he adelantado a los cambios de temperatura de la tubería. Mientras agradablemente me ducho, a mi mujer le da por lavar los platos y abre y cierra el grifo del agua caliente y al poco lo cierra (ella tampoco sabe de teoría de control) así que noto los cambios conforme me ducho. Cuando oigo que abre el grifo de agua caliente, yo esperó que en 20 segundos me va a venir el agua bastante fría así que me adelanto y a los 10 segundos he abierto más el agua caliente. Pero ella sólo ha tenido abierto 5 segundos el grifo y yo ahora al abrir el grifo más estoy haciendo que salga más caliente así que en 10 segundos abro rápidamente el agua fría para compensar los 5 segundos de agua muy caliente, pero a los 15 segundos vuelve a abrir el agua mi mujer y sale de repente el agua muy fría, tengo que volver a abrir el agua caliente ya casi al máximo porque en 20 segundos me espera el agua muy fría. justo cuando 10 segundos después abro el agua caliente, mi mujer vuelve a cerrar el grifo y comienza a salirme el agua quemando... Desde que mi mujer empezó a fregar los platos he pasado de tener una ducha placentera, a ducharme como el primer día. ¡Que rápido funciona el control PD y me deja la temperatura exacta, si los cambios en el agua son lentos, pero como hayan cambios rápidos, uff, se me descontrola la temperatura!

Día 4:

He tomado el doble de antibióticos porque el día anterior me puse peor de la pulmonía. Tengo ya un color de piel raro. La idea es adelantarme a los cambios lentos, y "Esperar a ver" en los cambios rápidos. Comienzo a ducharme como el día anterior, pero "por si acaso" me espero 5 segundos más no sea que mi mujer se ponga a fregar. Consigo los 37°C en 27 segundos. No es tan rápido como el día de antes, pero ¡oye! no esta tan mal. Y mi mujer se pone a fregar. Ella abre el grifo del agua caliente, pero yo pienso que quizá en 5 segundos va a cerrarlo. En 2.5s en lugar de compensar la temperatura para mi ducha, compensó para el grifo de mi mujer abriendo más el agua fría, aunque parezca contradictorio. Sin embargo a 5 segundos ella cierra el grifl y vuelvo al punto de partida y 10 segundos más tarde compensó el cambio de temperatura que viene abriendo un poco más el grifo del agua caliente, como al principio, así recupero de nuevo los 37°C. ¡El PID no es tan rápido como el PD, pero me permite conseguir la temperatura exacta en la mayoría de condiciones! Luego el vecino conectó los aspersores y yo ya ahí pensé que mejor me duchaba mañana...
09/02/2016 #18
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Yo primero abro el grifo, espero unos 30 segundos, controlo que la temperatura sea de mi agrado y luego, si se da la condición "Agradable" me meto bajo el agua.

Desperdicio agua, pero ahorro en antibióticos.

09/02/2016 #19
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Cada tanto me toca reparar "laminadoras de papel" para industria gráfica (son las que pegan una lámina plastica) y no quieran saber los altibajos iniciales hasta que entra en régimen .

Así que el control debe ser PID , de buena calidad y además estar bien calibrado.

Saludos !
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