Método de Ziegler y Nichols

May 24, 2018 | Author: erick190796 | Category: Analysis, Mathematical Analysis, Physics & Mathematics, Mathematics, Science


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Método de Ziegler- NicholsSintonización de controladores PID  El método de Ziegler –Nichols es un método de ajuste empírico en la sintonización de controladores PID de manera cuantitativamente.  La sintonización cuantitativa fue publicada en noviembre de 1942 en “Transaction of the American Society” por los ingenieros Ziegler y Nichols con el nombre de “Optimun Setting for Automatic Controllers”  En 1922, Nicholas Minorsky, formuló la ley de control de los reguladores PID en su trabajo sobre la conducción de barcos “Directional stability of automatically steered bodies” PID  Un controlador PID es un mecanismo de control por realimentación. La utilización de los controladores PID se debe a sus características particulares, es decir son robustos, fiables, simples y con tolerancia a fallas, lo cual hace que tenga muchas aplicaciones de control en la industria  El controlador PID es útil cuando el modelo de planta a controlar no se conoce y los métodos analíticos no pueden ser empleados.  Estructura PID Se llama controlador PID debido a sus acciones:  P roporcional  I ntegral  D erivativo La definición matemática de un controlador PID es:  1 t de(t )  Donde: u (t )  K p  e(t )   e(t )dt   d  u(t)- Variable de control   i  dt  e(t)- Error de control Los parámetros del controlador son: ganancia proporcional (𝐾𝑝 ), el tiempo de integral (𝜏𝑖 ) y el tiempo derivativo(𝜏𝑑 ). También se puede formular en el campo de LaPlace, es decir con la función de transferencia del controlador PID es:  1  Gc ( s)  K p 1    d s   is   1   K p 1    d s  planta   is  Sintonización de controladores PID El método de Ziegler-Nichols es en base a una respuesta experimental y sin presuponer ningún conocimiento de la planta a controlar. Los sistemas están determinados por:  Kc; Ganancia proporcional crítica. Es la ganancia de un controlador puramente proporcional que provoca que el sistema sea oscilatorio.  Tc; Periodo de oscilación; es el periodo de oscilación en el cual se consigue la ganancia crítica.  L; Tiempo de retardo.  T; Contante de tiempo. Las fórmulas de Ziegler y Nichols poseen las siguientes reglas:  Las constantes de tiempo integral y derivativas se fijan en función del periodo de oscilación mantenida.  La ganancia proporcional se fija en función de la ganancia crítica.  La constante de tiempo derivativa es igual a un cuarto de la constante de tiempo integral. Método de la curva de reacción Se obtiene experimentalmente la respuesta de la planta a una entrada escalón y si la respuesta no tiene oscilaciones y además posee un retardo tal que se forma una “ese”, puede obtenerse los parámetros del controlador PID utilizando el primer método. En la figura 2 se observa la respuesta en forma de s. Esta respuesta se caracteriza con el tiempo de atraso y la constante de tiempo. Y se puede aproximar por un sistema de primero orden con atraso de transporte. C ( s ) Ke  Ls  U ( s ) Ts  1 para obtener L y T se traza una recta tangente al punto de inflexión de la respuesta, la intersección con el eje del tiempo y con el valor final de la amplitud forman las distancias L y T . Con los valores de L y T. Tipo de controlador Kp i d P T  0 L T L PI 0.9 0 L 0.3 T PID 1.2 2L 0 .5 L L Método de oscilación Se utiliza para sistemas que pueden tener oscilaciones sostenidas. Primero se eliminan los efectos de la parte integral y derivativa. Después, utilizando solo la ganancia Kp , haga que el sistema tenga oscilaciones sostenidas. El valor de ganancia con que se logre esto se llama ganancia crítica Kcr , que corresponde a un periodo crítico Pcr. . A partir de los resultados se obtiene los valores aproximados del PID Tipo de controlador Kp i d P 0.5K cr  0 1 PI 0.45K cr 𝑃 0 1.2 𝑐𝑟 PID 0.6 K cr 0.5Pcr 0.125 𝑃𝑐𝑟 Páginas consultadas:  http://csd.newcastle.edu.au/SpanishPages/clase_slides_download/C07.pdf  http://campusabierto.es/enlinea/pluginfile.php/76/mod_resource/content/1 /Ajuste%20PID%20-%20Ziegler_Nichols.pdf  http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/automatizacion/curso- sintonizacion-controladores/item/391-empezando-sintonización-pid- cuantitativa-ziegler-y-nichols.html  http://intranet.ceautomatica.es/old/actividades/jornadas/XXIX/pdf/205.pdf  http://www.mstarlabs.com/control/znrule.html
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