Control PID en Labview

TEORIA DEL CONTROL III

LABORATORIO CONTROL PID EN LABVIEW.

CONTROL PID EN LABVIEW Universidad Politécnica Salesiana Quito, Ecuador Alarcón Fausto [email protected]

Palacios Luis [email protected]

RESUMEN: The purpose of this practice is to

(Véase la figura 2).

implement a virtual instrument (IV) perform PID control (proportional-integral-derivative) in the Labview software. There are several objectives o bjectives to get one of them use this tool to test the error system complementing my theoretical foundations. PALABRAS CLAVE: Labview,PID. De la figura 2 el término derivativo se aproxima, por tanto mediante la expresión.

I. MARCO TEÓRICO Un controlador que satisfaga el modo analógico Proporcional-Integral-Derivativo (PID) se caracteriza por una salida del controlador p(t) relacionada con la señal de error e p(t) mediante la expresión.

Las expresiones (3) y (4) serán consideradas más adelante para implementar mediante LabView los modos i ntegral y derivativo.

II. PROCEDIMENTO Procedimiento de la práctica.

Donde Kp no tiene dimensiones, KI se da en s-1 y KD en ocasiones los tiempos integral TI y derivativo TD, los cuales vienen relacionados mediante expresiones inversas de KI y KD respectivamente.

En este caso se trata de diseñar un IV que realice el clásico algoritmo de control PID (proporcional-integral-derivativo). La práctica consta de 5 ejercicios. Los tres primeros van encaminados al diseño de IV que materialicen por separado los modos proporcional, integral y derivativo. El cuarto de ellos implementará el tiempo que debe transcurrir entre muestra y muestra de las variables involucradas en el controlador PID, y el quinto y último englobará los 4 anteriores bajo el nombre PID. Dichos sub-IV configurarán un solo IV independiente que podrá ser utilizado en cualquier momento para controlar el sistema que se desee.

A la hora de implementar mediante software los términos integral y derivativo ha de tenerse en cuenta que dichos términos se han de representar de forma discreta mediante instrucciones del software propio que se utilice. El término integral se aproxima teniendo en cuenta el método numérico trapezoidal de integración (figura 1).

1.- Abrir la interfaz grafica Labview seleccionar la opción Control Desing & Simulation-Control Desing modelModel Construccion-PID.

De la figura 1, es posible aproximar el término integral (área sombreada) mediante la función.

Por otra parte, la acción derivativa puede aproximarse mediante la regla de la diferencia finita.

Fig 3 Diseño del Controlador PID. 1

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Con clic derecho en el bloque PID seleccionamos. Discrete”. Para trabajar bajo parámetro de esa función. “Discrete”

Fig 4.- Bloque de PID. 2.- Ahora Ahora se se procede a seleccionar la función función de transferencia a utilizar.(CD-Construction G(s))

Fig 8.-Bloque de Operación CD-series. Seleccionamos el modo modo Transfer Transfer Function Function.

to Transfer

Fig 9.-Selección de parámetros Fig 5.- Bloque de función de trasferencia.

5.-Se procede a seleccionar el Feedback en paralelo para la retroalimentación.

3.- Ahora se procede a seleccionar el operador de función continua a utilizar. (CD-Convert).

Fig 10.- Selección Bloque de Feedback. Fig 6.- Bloque para función Continua. Con clic derecho en el bloque de función continua se escoje transfer function.

Fig 7.- Función de trasferencia para Bloque de Función Continua.

De igual manera se selecciona el modo Transfer Function to Transfer Function.

Fig 11.-Selección de Parametros. 6.-Se procede a seleccionar la fuente de alimentación




Fig 12.-Bloque de Fuente de Alimentacion. Seleccionamos con clic derecho Create-Indicator.


Fig 15.-Entrada de datos para el bloque de PID. O también se lo puede realizar con indicadores asi.

Fig 13.-Selección de Indicador. 7.-Se procede a crear constantes de entrada de datos en el bloque de la función de transferencia g(s). 8.-Se procede a incorporar un while para que el sistema esté constantemente operando, con su respectivo paro (stop) y reloj de sincronía.

Fig 14.-Creacion de constantes de entrada. Con clic derecho en la entrada del sistema seleccionamos Create Constant.

Fig 16.- Control while loop para el sistema. 9.-En el diagrama de la función de trasferencia incorporamos una variable q visualice la función de trasferencia Draw Ecuation.

Fig 15.-Parametro de Selección “Constant”.





III. RESULTADOS.

IV. RECOMENDA RECOMENDACIONES CIONES

Mediante los siguientes parámetros se inicializo el control PID obteniendo los siguientes resultados. Etapa Proporcional 10 Etapa Integral 5 Etapa Derivativa 0



La función timing wait es indispensable ya que obliga a cada interacion del bucle externo se ejecute de ms en ms ralentiza la velocidad de ejecución del bucle.

V. CONCLUSIO CONCLUSIONES NES 

Etapa Proporcional Etapa Integral Etapa Derivativa

10 0 5







Etapa Proporcional Etapa Integral Etapa Derivativa

18 17 20 

Para que el sistema se mantenga online, online, un método de ajuste consiste en establecer primero los valores de I y D a cero. A continuación, se incrementa P hasta que que la salida salida del lazo oscile. Luego se establece P aproximadamente la mitad del valor configurado previamente. Después se incrementa I hasta que el proceso se ajuste en el tiempo requerido (aunque subir mucho I puede causar inestabilidad). Finalmente, se incrementa D, si se necesita, hasta que el lazo sea lo suficientemente rápido para alcanzar su referencia tras una variación brusca de la carga. Un lazo de PID muy rápido alcanza su setpoint su setpoint de de manera veloz. Algunos sistemas no son capaces de aceptar este disparo brusco; en estos casos se requiere de otro lazo con un P menor a la mitad del P del sistema de control anterior. Los controladores PID, cuando se usan solos, pueden dar un desempeño pobre cuando la ganancia del lazo del PID debe ser reducida para que no se dispare u oscile sobre el valor del "setpoint" . La acción derivada puede ayudar a disminuir el rebasamiento de la variable durante el arranque del proceso. Puede emplearse en sistemas con tiempo de retardo considerables, porque permite una repercusión rápida de la variable después de presentarse una perturbación en el proceso. El control integral se utiliza para obviar el inconveniente del offset (desviación permanente de la variable con respecto al punto de consigna) de la banda proporcional.




VI. REFERENCIAS [1] [1] “Diseño de Control . National Instruments [En línea tomado 2013-12-09 las 20:45].Disponible en: http://www.ni.com/application_nielvis/esa/ ”

[2] K. Ogata, .Teoría de Control y Sistemas Dinámicos. (Cap. 3, Prentice Hall Hispanoamericana). [3] Mark W. Spong, Swing Up Control of the Acrobot Using Partial Feedback Linearization, Coordinated Science Laboratory, University of Illinois at UrbanaChampaign, 1994. [4] [4] Bishop, R. H.: “LabVIEW 8 Student Edition, 1/e”, National Instruments, Inc. & Bishop ©2007. Prentice Hall, ISBN-13: 9780131999183. [5] [5] Olsson, G., Newell, B.: “Wastewater Treatment Systems”, International Water Association (IWA-Publishing), London, 2001.


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