1. Acción de CONTROL PROPORCIONAL ► [Explicación Sencilla] 😎 Control PID ☑️
Ringkasan
TLDREste vídeo de control automático, presentado por Sergio Castaño, se centra en el funcionamiento de los controladores PID, específicamente la acción proporcional. Se explora cómo la ganancia proporcional afecta a la abertura de la válvula en respuesta al error entre la referencia y la salida del sistema. A través de un ejemplo práctico con un tanque, se explica que aunque un controlador proporcional puede acercarse a la referencia, no puede eliminar completamente el error en estado estacionario. Se introduce el concepto de bias (valor manual) para mitigar este error y se realizan simulaciones en Simulink para ilustrar los efectos de diferentes ganancias y perturbaciones en el sistema de control. Finalmente, se deja abierta la invitación a explorar las siguientes partes de la trilogía sobre el controlador PID.
Takeaways
- 🎓 A acción proporcional é clave para o controlador PID.
- 🔧 O controlador proporcional non pode eliminar completamente o erro estático.
- 📊 A banda proporcional é inversamente proporcional á ganancia do controlador.
- ⚙️ O error provoca cambios na abertura da válvula.
- 📉 Aumento da ganancia proporcional acelera a resposta do sistema.
- ⚠️ Unha alta ganancia pode danar o sistema mecánico.
- 🔍 É importante considerar perturbacións na simulación do sistema.
- ✍️ Un valor manual (bias) axuda a reducir erros en estado estacionario.
- 💡 O control proporcional achega á referencia, pero non a alcanza.
- 🔜 Próximas partes do curso abordarán acción integral e derivativa.
Garis waktu
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O vídeo introduce os conceptos fundamentais do controlador proporcional, enfatizando a súa acción no sistema de control realimentado. A importancia deste tipo de controlador na industria é destacada e o vídeo proporciona unha visión xeral da estructura do controlador PID e da ecuación que a describe.
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A acción proporcional do controlador é explicada en detalle, usando como exemplo un tanque de nivel. O vídeo aborda como a válvula de entrada e a saída afectan o nivel do tanque e como o sensor informa ao controlador para manter o nivel desexado.
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Explícase a lei de control do controlador proporcional, onde se destaca o erro como a diferencia entre a referencia e a saída do sistema. A relación entre o erro e a apertura da válvula é explorada, ilustrando como a acción do controlador se adapta ao erro medido.
- 00:15:00 - 00:20:00
O gráfico que relaciona a abertura da válvula e o erro se presenta, mostrando que a acción do controlador é lineal. Este gráfico introduce o concepto de 'banda proporcional', que é inversamente proporcional á ganancia do controlador. Canto maior sexa a ganancia, menor será a banda proporcional, o que pode levar a un control máis agresivo.
- 00:20:00 - 00:25:00
A interacción entre a acción do controlador proporcional e a perturbación do sistema é revisada, onde se destaca que, ao aumentar a ganancia do controlador, o sistema pode rexeitar perturbacións de maneira máis efectiva, pero a un custo de posible deterioro da válvula de control debido á frecuencia de apertura e peche.
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Finalmente, discútese como a implementación dun controlador PID co aumento do termo 'integral' (BIA) pode axudar a eliminar o erro en estado estacionario, xunto cun exemplo de simulación en Simulink que amosa claramente como se logra un control superior ao introducir este novo termo, garantindo que o sistema responda adecuadamente a perturbacións.
Peta Pikiran
Video Tanya Jawab
¿Qué es un controlador PID?
Es un tipo de controlador que utiliza Proporcional, Integral y Derivativo para gestionar un proceso.
¿Cómo funciona la acción proporcional en un controlador?
Multiplica el error entre la referencia y la salida para calcular una señal de control.
¿Qué es un error en control automático?
Es la diferencia entre la referencia deseada y la salida actual del sistema.
¿Qué es una banda proporcional?
Es la zona de error donde un controlador puede influir en el proceso, siendo inversamente proporcional a la ganancia proporcional.
¿Por qué un controlador proporcional no elimina el error en estado estacionario?
Porque siempre se aplica un error residual que causa que la válvula se cierre, creando un desbalance.
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- 00:00:02[Música]
- 00:00:13hola que tal amigos sean bienvenidos
- 00:00:15nuevamente otra entrada de la pagina
- 00:00:17control automático educación puntocom mi
- 00:00:21nombre es sergio castaño y en el día de
- 00:00:24hoy continuamos con nuestro curso de
- 00:00:27control realimentado vamos a empezar una
- 00:00:30trilogía de vídeos es decir vamos a
- 00:00:32hacer tres vídeos explicando cómo es que
- 00:00:35funciona el controlador pide a que el
- 00:00:37controlador que es tan famoso tan común
- 00:00:39en todas las industrias entonces este el
- 00:00:43primer vídeo vamos a explicar qué es lo
- 00:00:45que hace la acción proporcional del
- 00:00:48controlador cómo funciona el controlador
- 00:00:50proporcional
- 00:00:52espero que el vídeo que vamos a ver les
- 00:00:54guste
- 00:00:56si lo deseas puedes aumentar la
- 00:00:58velocidad del vídeo para que hagas la
- 00:01:00explicación mucho más rápida y dinámica
- 00:01:04entonces inicialmente pues la base de
- 00:01:08estos tres vídeos pues va a ser nuestro
- 00:01:11controlador pide que generalmente pues
- 00:01:13ya hemos venido trabajando con este
- 00:01:15controlador en la página donde su
- 00:01:18estructura o su lazo cerrado pues lo
- 00:01:20vemos aquí en pantalla simplemente
- 00:01:22tenemos la ecuación de nuestro
- 00:01:23controlador piden haces la ecuación
- 00:01:25clásica que encontramos en la literatura
- 00:01:28donde tenemos una ganancia proporcional
- 00:01:30casi que la vemos aquí y la ganancia
- 00:01:33proporcional pues entonces va a
- 00:01:34multiplicar las tres parcelas del
- 00:01:37controlador la parcela integral que es
- 00:01:40ésta del medio y la parcela derivativa
- 00:01:42que es la parcelaria aquí abajo las tres
- 00:01:46parcelas entonces son sumadas para
- 00:01:48formar nuestra acción de control que va
- 00:01:50hacia el proceso el vídeo del día de hoy
- 00:01:52únicamente nos vamos a enfocar en la
- 00:01:54primera parcela en la parcela
- 00:01:56proporcional vamos a ver para qué sirve
- 00:02:00y cómo es que esta parcela afecta la
- 00:02:03evolución dinámica de mi proceso
- 00:02:08entonces para poder entender la
- 00:02:11aplicación de un controlador
- 00:02:12proporcional vamos a tomar como base de
- 00:02:15ejemplo un proceso del nivel de un
- 00:02:17tanque que lo tenemos aquí simplemente
- 00:02:20es un tanque abierto que ya hicimos el
- 00:02:24modelado incluso de este sistema en otro
- 00:02:26vídeo donde tenemos una válvula de
- 00:02:28entrada que será mi válvula de control
- 00:02:31esta válvula pues entonces tendrá una
- 00:02:33abertura de entrada de 0 a 100 por
- 00:02:35ciento o de 0 a 1 tiene tiene una
- 00:02:38válvula de salida que es una válvula
- 00:02:40manual esta válvula de salida será mi
- 00:02:42perturbación ella se mantendrá con una
- 00:02:44abertura fija es decir que por aquí
- 00:02:46saldrá siempre un fluido constante y que
- 00:02:49si yo manipuló entonces esta válvula
- 00:02:51quiere decir que estoy inyectando una
- 00:02:53perturbación en el tanque y el tanque
- 00:02:56pues va a tener un sensor de nivel este
- 00:02:58sensor de nivel pues le va a informar al
- 00:03:00controlador en este caso pues vamos a
- 00:03:03hacer un controlador proporcionar el
- 00:03:05controlador el controlar recibe el set
- 00:03:07pon y manda la señal para un convertidor
- 00:03:10de corriente a presión
- 00:03:13acción o mi válvula de control que es el
- 00:03:15elemento final de control para quien sea
- 00:03:18aumentar o disminuir el nivel en el
- 00:03:21interior del tanque entonces aquí
- 00:03:23tenemos el lazo cerrado de este sistema
- 00:03:26donde mi proceso pues es todo el tanque
- 00:03:29el controlador es este que tenemos aquí
- 00:03:32la salida 7 es simplemente la señal que
- 00:03:36nos está dando el sensor de nivel
- 00:03:39tenemos la referencia que le estamos
- 00:03:41inyectando al controlar aquí en el set
- 00:03:43point y la diferencia entre el set point
- 00:03:45y la salida pues no dar un error ese
- 00:03:47error pues entra al controlador para
- 00:03:49poder actuar con la acción de control
- 00:03:52que es la que sale aquí hacia la válvula
- 00:03:54sobre mi proceso entonces inicialmente
- 00:03:56vamos a suponer que nuestro controlador
- 00:03:59únicamente tiene la ganancia
- 00:04:01proporcional en su controlador pecto si
- 00:04:03vemos entonces el controlador pe pues la
- 00:04:06acción de control de un controlador
- 00:04:09proporcional es simplemente la ganancia
- 00:04:12cape que la vemos aquí que multiplica el
- 00:04:14error es entonces sería la señal de
- 00:04:17salida de mi controlador
- 00:04:19hacia el proceso si vemos ya lo dije el
- 00:04:22error es simplemente la diferencia entre
- 00:04:25la referencia y la salida o sea la
- 00:04:28diferencia que hay entre lo que estoy
- 00:04:30midiendo en el tanque con relación al
- 00:04:33site point que yo le ingresé al
- 00:04:35controlador si lo expresamos en las
- 00:04:37variables que tenemos aquí en el tanque
- 00:04:39simplemente desde la acción de control
- 00:04:41sería la abertura de esta válvula es
- 00:04:44igual a la ganancia que yo le voy a
- 00:04:46colocar a mi controlador proporcional
- 00:04:48que multiplica a la altura de referencia
- 00:04:50que es el set point es cuánta cuánta
- 00:04:53altura yo desee obtener en este tanque
- 00:04:55menos la altura actual y la altura
- 00:04:57actual es el nivel actual del tanque que
- 00:05:00me lo está informando este sensor de
- 00:05:02nivel entonces aquí tenemos la ley de
- 00:05:05control del control proporcional si el
- 00:05:08error es muy grande es decir que la
- 00:05:11señal de salida pues el tanque está muy
- 00:05:13bajo entonces quiere decir que lo que la
- 00:05:16diferencia entre la referencia y la
- 00:05:17salida es muy grande o sea tengo mucho
- 00:05:19error eso implica que la señal de
- 00:05:22control va a ser muy grande porque si
- 00:05:24vemos que si esta señal de error es
- 00:05:25grande
- 00:05:26multiplicado por una constante
- 00:05:28proporcional pensar un número grande y
- 00:05:30eso implica que el controlador va a
- 00:05:33mandar a abrir casi que toda la válvula
- 00:05:36bam bam va a ser que esta válvula se
- 00:05:38abra muchos por causa de que el error
- 00:05:40está muy grandes quiere decir por causa
- 00:05:42que el nivel está muy bajo en el tanque
- 00:05:45por el contrario si este error es
- 00:05:47pequeño es decir si el nivel ya está muy
- 00:05:49cerca a la referencia entonces quiere
- 00:05:52decir que mi acción de control también
- 00:05:54será pequeña porque si este error es
- 00:05:56pequeño entonces la abertura de la
- 00:05:58válvula también será pequeña entonces la
- 00:06:00válvula comenzará a cerrarse
- 00:06:03gradualmente cada vez que el error
- 00:06:06comience a disminuir con esto entonces
- 00:06:09podemos entender cómo es que va
- 00:06:11funcionando el control proporcional para
- 00:06:14entender entonces cómo funciona el
- 00:06:16control proporcional podemos hacer un
- 00:06:18gráfico entre la abertura de la válvula
- 00:06:20con relación al error aquí vemos
- 00:06:23entonces este gráfico que nos indica que
- 00:06:26si el error es muy próximo de 0 aquí en
- 00:06:29el eje x y el error en el próximo de 0
- 00:06:31entonces
- 00:06:32la abertura de la válvula tiene que
- 00:06:34estar casi cerrada por el contrario si
- 00:06:37el error es muy grande o sea más por
- 00:06:38aquí en el x y el error es muy grande
- 00:06:40quiere decir que la válvula se debe
- 00:06:42abrir bastante casi que en su 100% vemos
- 00:06:45que el control proporcional es una
- 00:06:47ecuación línea que pasa por el origen
- 00:06:49solo que nosotros sabemos que nosotros
- 00:06:51tenemos un elemento final de control que
- 00:06:53en este caso es una válvula que va de 0
- 00:06:56a 100 entonces por eso no nos seguimos
- 00:06:58hacia el infinito sino que simplemente
- 00:06:59aquí saturamos en el 100% y saturamos en
- 00:07:03el 0 por ciento a partir de este gráfico
- 00:07:05sale un concepto muy importante que se
- 00:07:08conoce como la banda proporcional la
- 00:07:10banda proporcional es esta que tenemos
- 00:07:13aquí es decir cuanta acción tengo yo con
- 00:07:16mi controlador proporcional para influir
- 00:07:19en mi proceso esta banda proporcional es
- 00:07:22se conoce simplemente como el 100% sobre
- 00:07:26la ganancia cape entonces vemos que la
- 00:07:28banda proporcional es inversamente
- 00:07:30proporcional a la ganancia proporcional
- 00:07:33del controlador esta rampa que vemos
- 00:07:36aquí tiene
- 00:07:37una pendiente café es decir que el café
- 00:07:40es el que me define la pendiente de la
- 00:07:42rampa y como ya dijimos que es
- 00:07:44inversamente proporcional podemos ver
- 00:07:46que si aumentamos cape nuestra banda
- 00:07:49proporcional irá a disminuir que pasa
- 00:07:52cuando disminuye simplemente que cuando
- 00:07:55empieza a ver un pequeño error bien
- 00:07:57vemos que el error comienza a aumentar y
- 00:07:59eso va a provocar que la válvula
- 00:08:01rápidamente vemos por ejemplo el error
- 00:08:04está aquí en en esta parte entonces
- 00:08:06rápidamente la válvula se abre muy muy
- 00:08:10muy rápido entonces va a hacer que
- 00:08:12nuestro proceso tenga una banda
- 00:08:14proporcional pequeña también vemos que
- 00:08:16la en la banda proporcional es la región
- 00:08:19donde yo tengo control cuando por
- 00:08:21ejemplo la válvula está totalmente
- 00:08:22abierta ya ella la válvula no tiene nada
- 00:08:25más que hacer sino que simplemente
- 00:08:26quedarse abierta pues entramos a una
- 00:08:28región no tenemos control porque ya no
- 00:08:31no tenemos más acción no tenemos más
- 00:08:33energía que inyectarle al proceso en eso
- 00:08:36es lo máximo que podemos hacer entonces
- 00:08:37nos quedamos en una región sin control
- 00:08:39el caso contrario si disminuimos
- 00:08:42la ganancia proporcional del controlador
- 00:08:44pues vamos a notar que vamos a tener una
- 00:08:46banda proporcional mucho más grande
- 00:08:48quiere decir que nuestro controlador
- 00:08:50será mucho más conservador porque a
- 00:08:53medida que va aumentando el error pues
- 00:08:54él comienza a aumentar a abrir
- 00:08:57paulatinamente la válvula de control
- 00:08:59esto entonces lo analizaremos en detalle
- 00:09:02en el ejemplo de implementación
- 00:09:05volviendo entonces a nuestro control
- 00:09:08proporcional del tanque
- 00:09:10si ya involucramos entonces también la
- 00:09:12perturbación que es la válvula de salida
- 00:09:14del tanque si modelamos nuestro proceso
- 00:09:17que es el tanque este tanque puede ser
- 00:09:19modelado tranquilamente como un sistema
- 00:09:21de primer orden yo puedo obtener cuánto
- 00:09:24está lasa la salida de mi proceso la aie
- 00:09:28de la salida mi proceso simplemente la
- 00:09:30altura del tanque entonces yo puedo
- 00:09:32decir que mi 7 que es la salida del
- 00:09:34proceso es simplemente hh es la altura
- 00:09:37de ese tanque la altura de ese tanque
- 00:09:38viene dada por la función de
- 00:09:40transferencia del proceso de primer
- 00:09:43orden que es el tanque x
- 00:09:46la entrada en este caso la entrada es la
- 00:09:49abertura de la válvula menos
- 00:09:52la función de transferencia que sería la
- 00:09:55ganancia de la perturbación aquí sería
- 00:09:58entonces la ganancia que tiene la
- 00:10:00abertura de salida por la dinámica pues
- 00:10:03de la perturbación de salida que
- 00:10:05multiplica la abertura de esa válvula
- 00:10:08nuevamente este modelo matemático
- 00:10:10hace alusión a este tanque que tenemos
- 00:10:13aquí y eso ya lo vimos en otro vídeo
- 00:10:15aquí el objetivo es entender que me hace
- 00:10:18este controlador proporcional dentro de
- 00:10:21la malla de control entonces aquí
- 00:10:23tenemos nuestro proceso para que ese
- 00:10:25esté aquí esta función de transferencia
- 00:10:26y esta otra función de transferencia
- 00:10:28sería la función de transferencia de la
- 00:10:30perturbación q ahora nuestra función de
- 00:10:33transferencia con relación a la
- 00:10:34referente de la referencia para la
- 00:10:37salida que simplemente la voy a llamar
- 00:10:39como t simplemente es el lazo directo
- 00:10:41que es el controlador por el proceso / 1
- 00:10:44+ el controlador por el proceso si
- 00:10:47nosotros consideramos que este sistema
- 00:10:49pues ya está en un estado estacionario
- 00:10:50es decir que ya el nivel dentro del
- 00:10:53tanque pues ya se mantiene estático en
- 00:10:55un nivel fijo pues al final de cuentas
- 00:10:59nuestra aquí en nuestro proceso que
- 00:11:01viene representado por esta función de
- 00:11:02transferencia únicamente va a ser en el
- 00:11:06estado estacionario va a ser
- 00:11:07representado por esta ganancia la
- 00:11:09ganancia en el estado estacionario
- 00:11:10entonces vemos que la función de
- 00:11:12transferencia en lazo cerrado que es
- 00:11:13todo esto en el estado estacionario
- 00:11:15simplemente es mi controlador cape
- 00:11:17queremos aquí por el proceso pero en el
- 00:11:20estado estacionado el proceso únicamente
- 00:11:22es la ganancia entonces es sólo la
- 00:11:23ganancia sobre uno más acá cape por acá
- 00:11:26entonces aquí hemos llegado a la función
- 00:11:29de transferencia en la sociedad o en el
- 00:11:31estado estacionario
- 00:11:33teniendo esta función podemos podemos
- 00:11:36determinar si este controlador
- 00:11:38proporcional efectivamente es capaz de
- 00:11:40llegar a la referencia será que un
- 00:11:42control proporcional consigue llegar a
- 00:11:44la referencia esa es la gran pregunta
- 00:11:46para poder llegar a la referencia y la
- 00:11:49lo que vamos a colocar aquí en la
- 00:11:51referencia pues tiene que ser igual a lo
- 00:11:53que hay aquí en la salida es decir si
- 00:11:55colocamos una referencia de uno pues
- 00:11:57aquí en la salida o en el nivel pues
- 00:11:59tiene que haber un nivel de 1 entonces
- 00:12:01para para lograr eso pues todo lo que
- 00:12:03hay aquí adentro de este cuadro verde
- 00:12:05pues tiene que ser aproximadamente 1 esa
- 00:12:08esa esta función de transferencia en la
- 00:12:10su cerrado en el estado esta ciudad pues
- 00:12:13tiene que ser aproximadamente 1 para yo
- 00:12:16conseguir seguir una referencia pero si
- 00:12:19notamos aquí en el denominador pues
- 00:12:21tenemos casi que el mismo término que el
- 00:12:24numerador pero le estamos sumando un 1
- 00:12:26si vemos como le estamos sumando un 1
- 00:12:28entonces básicamente nosotros no vamos a
- 00:12:31conseguir hacer que esto pues se
- 00:12:33aproxime a 1 que sea igual a 1 entonces
- 00:12:35este controlado no es
- 00:12:37capaz de seguir la referencia pero bueno
- 00:12:40nosotros podríamos pensar en aumentar
- 00:12:42mucho esta ganancia acá para poner una
- 00:12:45ganancia proporcional bien grande que
- 00:12:47tiende a infinito sea una la ganancia
- 00:12:49proporcional bien bien alta y con esto
- 00:12:51pues vamos a hacer que como este término
- 00:12:53va a ser tan alto este uno se va a
- 00:12:55despreciar entonces y despreciamos ese
- 00:12:57uno pues efectivamente nuestro nuestra
- 00:13:00función de transferencia en lazo cerrado
- 00:13:02pues va a atender a uno no va a ser
- 00:13:04perfectamente uno pero sí se va a
- 00:13:06acercar muchísimo a uno entonces quiere
- 00:13:09decir que este control proporcional va a
- 00:13:10conseguir acercarse muchísimo a mi
- 00:13:13referencia sólo que vamos a ver más
- 00:13:15adelante que es no es adecuado aplicarlo
- 00:13:18en el proceso no es adeco aumentar mucho
- 00:13:20la ganancia de este controlador no
- 00:13:22tenemos una cosa que si la salida de
- 00:13:24nuestro proceso en este caso el nivel es
- 00:13:26igual a la referencia pues el error va a
- 00:13:28ser cero es lógico porque si el error es
- 00:13:31la diferencia entre la referencia y la
- 00:13:33salida y si la salida ya llegó a la
- 00:13:35referencia entonces vemos este error va
- 00:13:38es cero y qué pasa si el error es cero
- 00:13:40si el error es cero cero por cape me va
- 00:13:42a dar cero
- 00:13:43es decir que la abertura de la válvula
- 00:13:45me va a dar 0 o sea la salida del
- 00:13:47controlador me va a dar 08 que va a
- 00:13:49implicar que la válvula se va a cerrar
- 00:13:51completamente y si sé si esa válvula se
- 00:13:54cierra completamente y por acá siempre
- 00:13:56está saliendo un fluido entonces el
- 00:13:58tanque se va a vaciar y va a comenzar de
- 00:14:00nuevo a tener un error entonces vemos
- 00:14:01que efectivamente aquí nunca vamos a
- 00:14:04conseguir tener un error cero mantenido
- 00:14:07por el tiempo porque siempre se va a ser
- 00:14:09el término aquí desde el error y ya
- 00:14:13efectivamente pues va a ser que la
- 00:14:14válvula se cierre completamente
- 00:14:17ahora pensemos qué pasa con la
- 00:14:19perturbación si tomamos la función de
- 00:14:21transferencia de la perturbación para la
- 00:14:23salida vemos que esta perturbación ya no
- 00:14:26pasa por el controlador entonces
- 00:14:28simplemente pasa por el proceso dividido
- 00:14:30en la realimentación uno más
- 00:14:33cp aquí entonces en el estado
- 00:14:36estacionario nuevamente vamos a analizar
- 00:14:38en el estado estacionario para saber si
- 00:14:40este controlador proporcional consigue
- 00:14:42eliminar o rechazar esta perturbación
- 00:14:44pues simplemente será p que será la
- 00:14:46ganancia de la perturbación en el
- 00:14:50proceso / el lazo cerrado que era uno
- 00:14:54más escape por acá escape pues ya
- 00:14:56sabemos que en nuestro controlador
- 00:14:58entonces vamos a ver si este controlar
- 00:15:00proporcional consigue rechazar la
- 00:15:02perturbación si nosotros nuevamente
- 00:15:04aumentamos mucho mucho el cape pues en
- 00:15:08este término pues se va el uno va a ser
- 00:15:10insignificante con relación a este
- 00:15:12término y como este número es tan grande
- 00:15:15entonces él va a tender a ser perfecto
- 00:15:18cuando nosotros aumentamos la ganancia
- 00:15:20proporcional estamos viendo que el
- 00:15:22sistema en la sociedad
- 00:15:24consigue rechazar la perturbación porque
- 00:15:28porque la función de transferencia pues
- 00:15:30va a atender para hacer y es lo que
- 00:15:32realmente necesitamos pero nuevamente no
- 00:15:35estamos implicando que debemos aumentar
- 00:15:37mucho la ganancia proporcional lo cual
- 00:15:40vamos a ver que no es conveniente
- 00:15:44qué pasaba cuando aumentamos la ganancia
- 00:15:46proporcional recordemos que al aumentar
- 00:15:48la ganancia proporcional pues la banda
- 00:15:50proporcional disminuida por qué
- 00:15:53la ganancia proporcional es el inverso
- 00:15:55de la banda proporcional entonces a
- 00:15:57medida que yo aumento muchos escape es a
- 00:16:00esta inclinación pues se va a acercar
- 00:16:02mucho más hacia hacia el eje de la
- 00:16:04abertura hacia el eje y eso va a decir
- 00:16:07que mi válvula está aquí abierta pues se
- 00:16:10va a cerrar y se va a abrir aquí vemos
- 00:16:12que este sería el comportamiento de la
- 00:16:13válvula abre cierra abre y cierra abre
- 00:16:16cierra muy rápidamente a medida que yo
- 00:16:18aumento más la ganancia proporcional
- 00:16:20estoy haciendo que mi válvula se abra y
- 00:16:22se cierre instantáneamente esto va a ser
- 00:16:25perjudicial para mi válvula para el
- 00:16:27elemento final de control porque la la
- 00:16:29estoy haciendo que se abre y se cierra a
- 00:16:32alta velocidad y esto como es un sistema
- 00:16:36mecánico va a tender a dañarse a
- 00:16:38deteriorarse y obviamente pues no vamos
- 00:16:40a querer dañar o destruir pues una
- 00:16:43válvula de control que son bastante
- 00:16:44costosas entonces esa es una de las
- 00:16:47razones por las cuales nosotros podemos
- 00:16:49quiero dar el lujo de aumentar la
- 00:16:51ganancia proporcional otra cosa es que
- 00:16:53cuando la válvula pues llega al 100%
- 00:16:56ella ella no tiene cómo seguir subiendo
- 00:16:58entonces por más que yo le aumente la
- 00:17:00ganancia pues ella va a llegar hasta una
- 00:17:02saturación y ahí tiene que esperar si
- 00:17:04consigue llegar a la referencia o no
- 00:17:05entonces en en teoría pues un control
- 00:17:08proporcional sería si tenemos una
- 00:17:10referencia aquí de a1 pues nosotros con
- 00:17:12el control proporcional pues vamos a
- 00:17:14conseguir acercarnos bastante a la
- 00:17:16referencia pero no vamos a conseguir
- 00:17:18eliminar el error de offset y si por acá
- 00:17:21pues entra una perturbación pues la
- 00:17:23perturbación pero lo va a mover otra vez
- 00:17:25el estado estacionario nos va a llevar
- 00:17:26el sistema hacia otro hacia otro lado ya
- 00:17:29vimos entonces que si aumentamos la
- 00:17:31ganancia proporcional pues nos vamos a
- 00:17:33acercar más a la referencia y esta
- 00:17:35perturbación pues también se va a
- 00:17:36disminuir y se va a acercar más a la
- 00:17:38referencia
- 00:17:40pero qué es qué podríamos hacer para
- 00:17:42alcanzar la referencia y con un control
- 00:17:44proporcional para eso en los
- 00:17:46controladores industriales que por
- 00:17:48ejemplo aquí les coloque un ejemplo de
- 00:17:50un controlador de temperatura estos
- 00:17:54controladores cuando aplicamos controlar
- 00:17:56es proporcionales ellos están en un 10
- 00:17:58el días es simplemente lo vemos aquí en
- 00:18:00el lazo de control simplemente a la
- 00:18:02salida del control proporcional hay
- 00:18:04alguna suma con el días el días es un
- 00:18:08número manual que nosotros podemos
- 00:18:10programar en los controladores y con
- 00:18:12relación con base a sevilla nosotros
- 00:18:15podemos eliminar ese error en estado
- 00:18:17estacionario entonces simplemente
- 00:18:18tenemos que nuestra acción de control dt
- 00:18:21es normalmente la misma escape que es la
- 00:18:24ganancia proporcional por el error que
- 00:18:26la referencia menos la salida y ahora se
- 00:18:29le suma este vías que será un número
- 00:18:31manual que nosotros le vamos a programar
- 00:18:33al controlador y ahora no tenemos que si
- 00:18:35en caso de que la referencia es igual a
- 00:18:38la salida entonces nuestro error va a
- 00:18:40ser cero si el error es cero simplemente
- 00:18:42nuestra acción de control va a ser igual
- 00:18:44al días que le habíamos
- 00:18:46programado manualmente a nuestro proceso
- 00:18:48y ya eso va a hacer que nuestra válvula
- 00:18:51no se cierre completamente como pasaba
- 00:18:53cuando únicamente teníamos el
- 00:18:55controlador proporcional entonces viendo
- 00:18:58eso en el diagrama estático de la banda
- 00:19:00proporcional nosotros teníamos que
- 00:19:02nuestra banda proporcional era esto aquí
- 00:19:03al libro lucraron villas entonces lo que
- 00:19:06estamos haciendo es que esta rampa pues
- 00:19:09se desplace hacia la izquierda entonces
- 00:19:11vamos a empezar ya no vamos a empezar
- 00:19:13aquí en cero como empezamos
- 00:19:15anteriormente sino que ya empezamos en
- 00:19:17un valor que será el valor del vías y
- 00:19:19vamos a incrementar la banda
- 00:19:21proporcional con ese villas hasta puede
- 00:19:23alcanzar el 100 por ciento de el
- 00:19:26elemento final de control nuevamente
- 00:19:28pues la inclinación de esta pendiente es
- 00:19:30la inclinación de nuestra ganancia
- 00:19:32proporcional y con esto pues conseguimos
- 00:19:35eliminar el error en estado estacionario
- 00:19:37que ya lo vamos a ver en el siguiente
- 00:19:39ejemplo ahora qué valor le vamos a
- 00:19:40colocar a este vídeo cuál es el valor
- 00:19:42manual que debemos colocarle para eso
- 00:19:44nos vamos a basar en la ecuación de
- 00:19:46salida sabemos que la ecuación de salida
- 00:19:48ya lo hemos expresado en la función de
- 00:19:49transferencia de p
- 00:19:50- la función de transferencia de la
- 00:19:53perturbación
- 00:19:55de la función de transferencia de p
- 00:19:57multiplica el error de multiplicar la
- 00:20:01entrada de té y la función de
- 00:20:03transferencia de q pues multiplica la
- 00:20:06entrada
- 00:20:08si lo llevamos al estado estacionario
- 00:20:10pues simplemente en el estado
- 00:20:12estacionario o sea cuando esta salida
- 00:20:13está en el estado estacionario es
- 00:20:15simplemente la de las dinámicas
- 00:20:17transitorias desaparecen únicamente nos
- 00:20:20van a quedar las ganancias queda acá en
- 00:20:22el estado estacionario por qué es esta
- 00:20:24señal de control en el estado
- 00:20:26estacionario
- 00:20:27- acá de la perturbación en el estado
- 00:20:31estacionario este ese ese es el estado
- 00:20:33estacionario por q que es la
- 00:20:35perturbación en el estado estacionario
- 00:20:37entonces el valor que le vamos a colocar
- 00:20:39a sevilla pues es el valor que vamos a
- 00:20:42calcular aquí lo calculamos con esta
- 00:20:43ecuación nosotros sabemos que nosotros
- 00:20:46deseamos llegar a la referencia entonces
- 00:20:48a la salida que la salida llegue a la
- 00:20:50referencia entonces digamos que si la
- 00:20:52referencia es 1 pues de ss sería 1
- 00:20:55nosotros ya conocemos a cuál sería la
- 00:20:57salida en estado estacionario la salida
- 00:20:59en estados ordinario tiene que ser igual
- 00:21:01a la referencia entonces simplemente
- 00:21:02despejando
- 00:21:04ss vamos a encontrar cuál es el valor
- 00:21:06del día
- 00:21:07haciendo esta ecuación pues es eso nos
- 00:21:10va a dar un valor numérico y ese
- 00:21:12nuestro valor del 10 y qué pasa si no
- 00:21:16tenemos perturbación si la perturbación
- 00:21:17es cero pues simplemente la el día se
- 00:21:20reduce a la salida en estado
- 00:21:22estacionario / la ganancia del proceso
- 00:21:24con esto entonces yo ya sé qué número
- 00:21:26manual le puedo colocar a este vías y
- 00:21:29ese bien me va a servir para este
- 00:21:30proceso para este proceso específico en
- 00:21:33ese punto de operación entonces por
- 00:21:35último vemos que las características de
- 00:21:37controlar proporcionales que me permite
- 00:21:39acercar el sistema al set point aumenta
- 00:21:43la velocidad del sistema y por último el
- 00:21:45error en estado estacionario puede ser
- 00:21:48eliminado con un vías
- 00:21:49vamos a ver entonces el ejemplo del
- 00:21:51tanque simulado en simulink para ver con
- 00:21:55es que trabaja muy bien aquí estamos en
- 00:21:57si moulin si muy bien entonces tenemos
- 00:21:59este lazo cerrado aquí tenemos nuestro
- 00:22:02tanque que es la función de
- 00:22:03transferencia de primer orden del tanque
- 00:22:05simplemente tiene una constante de
- 00:22:07tiempo de 5 aquí entonces tenemos la
- 00:22:10ganancia que es la ganancia de la
- 00:22:13válvula de entrada tenemos la ganancia
- 00:22:16de la válvula de salida entonces ésta
- 00:22:18sería pues en la función de
- 00:22:20transferencia con relación a la
- 00:22:22referencia a la salida entonces la
- 00:22:24ganancia acá es 2 y la función de
- 00:22:27transferencia de la perturbación con
- 00:22:29relación a la salida la ganancia es 1
- 00:22:32aquí entonces vemos que en la válvula de
- 00:22:34salida
- 00:22:35vamos a mantener fija en 45 por ciento
- 00:22:39de abertura de la válvula y nosotros
- 00:22:42entonces vamos a controlar el sistema el
- 00:22:44asociado con un controlador proporcional
- 00:22:47aquí entonces tenemos el vías le estamos
- 00:22:49sumando el pie inicialmente estamos
- 00:22:51colocando el viaje en cero estamos
- 00:22:53eliminando el vías y vamos simplemente a
- 00:22:56tratar de controlar el sistema con el
- 00:22:58control proporcional aquí tenemos una
- 00:23:01ganancia proporcional de 1 entonces si
- 00:23:03abrimos este bloque este bloque podemos
- 00:23:05aumentar o disminuir la ganancia
- 00:23:07proporcional lo mismo si abrimos este
- 00:23:10viaje
- 00:23:11podemos aumentar o disminuir el valor
- 00:23:14del día si inicialmente comencemos con
- 00:23:16él en 0 y si abrimos este bloque podemos
- 00:23:21aumentar o disminuir en la abertura de
- 00:23:25la válvula de salida que va a ser mi
- 00:23:27perturbación comencemos entonces con la
- 00:23:32ganancia proporcional igual a 1 le damos
- 00:23:34simular
- 00:23:36aquí no tenemos ningún día pues vemos
- 00:23:38aquí la respuesta del sistema vemos que
- 00:23:41el sistema pues se acerca a la
- 00:23:44referencia que es 1 pero obviamente él
- 00:23:47tiene un error en estado estacionario y
- 00:23:49en el minuto 20 aquí en el minuto 20 por
- 00:23:51este este país le aplique la
- 00:23:53perturbación quiere decir que aquí yo
- 00:23:55como tengo la señal de más más en los
- 00:23:58dos lados quiere decir que yo estoy
- 00:23:59cerrando la válvula de salida y al
- 00:24:01cerrar la válvula de salida pues está
- 00:24:03aumentando el nivel del tanque
- 00:24:05vemos que entonces qué es la ganancia
- 00:24:08proporcional pues no nos llega la
- 00:24:11referencia y tampoco rechaza la
- 00:24:13perturbación aquí en el otro gráfico
- 00:24:15pues vemos la acción de control vemos
- 00:24:17que él tiene una opción de control
- 00:24:19bastante moderada él comienza aquí en en
- 00:24:21dos y pues él se estabiliza aquí casi
- 00:24:25que no entonces vemos que es una acción
- 00:24:28de control bastante moderada en nuestra
- 00:24:31válvula es una acción correcta coherente
- 00:24:34y que aquí entra pues la perturbación
- 00:24:36nuevamente la abre para intentar como
- 00:24:39rechazarla pero vuelve y se estabiliza
- 00:24:41porque el controlador no es capaz de
- 00:24:43rechazar este tipo de perturbación vamos
- 00:24:46a aumentar entonces un poco el aquí en
- 00:24:49la ganancia proporcional si aumentamos
- 00:24:51por ejemplo en él
- 00:24:54en 10 si lo aumentamos en 10 vamos a ver
- 00:24:57cómo se comporta mi sistema
- 00:25:00al aumentar vemos que al aumentar la
- 00:25:02ganancia proporcional el sistema se
- 00:25:04acerca mucho a la referencia y que la
- 00:25:08perturbación también se rechaza ella se
- 00:25:11atenúa mucho y se está acercando cada
- 00:25:13vez a la referencia el problema lo vemos
- 00:25:15aquí en la acción de control vemos que
- 00:25:17en la acción de control
- 00:25:19el control empieza ya casi en 20 vemos
- 00:25:22que en 20 pues ya estamos exigiendo
- 00:25:25mucho la válvula aquí estamos aquí
- 00:25:27porque simulación es como si yo pudiera
- 00:25:29inyectar energía infinita en este
- 00:25:31sistema pero no había real en la virgen
- 00:25:34es es insólito yo no tengo energía
- 00:25:37infinita para inyectarle al sistema
- 00:25:38entonces obviamente si aquí a la
- 00:25:41ganancia proporcional pues vamos a
- 00:25:44meterle más una ganancia de 20 pues él
- 00:25:46se va a acercar cada vez más a la
- 00:25:48referencia se acerca cada vez más a la
- 00:25:50referencia pero vemos aquí que cada vez
- 00:25:52pues le estoy inyectando más energía
- 00:25:54infinita así como un impulso gigantesco
- 00:25:57entonces obviamente esto no es
- 00:25:59físicamente realizable
- 00:26:02volvamos entonces a la ganancia de 1
- 00:26:06aquí teníamos antes la ganancia de 1 que
- 00:26:08realmente comenzamos una acción de
- 00:26:10control en dos perfecto y vamos a
- 00:26:15colocarle el 10 recordamos que el vías
- 00:26:19el vías viene dado por esta expresión
- 00:26:23aquí sabemos que la referencia a nuestro
- 00:26:26caso es 1 aquí la ganancia de la
- 00:26:28perturbación es 1 la variable de salida
- 00:26:34la válvula la tenemos en punto 45 y la
- 00:26:37ganancia del proceso es 2 volvemos aquí
- 00:26:41y ganancia el proceso 2 ganancia de la
- 00:26:43perturbación 1 la perturbación la
- 00:26:45tenemos en 4.45 entonces podemos
- 00:26:49calcular
- 00:26:50[Música]
- 00:26:51cuál será el valor de nuestro vidas
- 00:26:55inicialmente vamos a considerar que
- 00:26:57tenemos la perturbación nula vamos a
- 00:26:59decir que no consideramos la
- 00:27:00perturbación para programar el vías 3
- 00:27:03simplemente vamos a programar las
- 00:27:06salidas que en este caso la referencia
- 00:27:08pues la salida en estado estacionario
- 00:27:10quiero que sea 1 / sería 1 / la ganancia
- 00:27:14el control del proceso entonces ya vemos
- 00:27:16que la ganancia del proceso es 2 o sea
- 00:27:18que uno sobre 2 es punto 5 o sea que yo
- 00:27:20debo colocarle alvias 1.5 para poder
- 00:27:23eliminar el error en estado estacionario
- 00:27:26les vengo aquí al vías vemos que el
- 00:27:28viaje está en 0 y ya sé que tengo que
- 00:27:30ponerle 0.5 al ponerle 0.5 al días
- 00:27:35entonces vamos a simular y vamos a ver
- 00:27:38si consigo eliminar el error de offset
- 00:27:39vamos a simular y efectivamente pues veo
- 00:27:43que conseguí eliminar el error de offset
- 00:27:45y llegué a la referencia aquí en el
- 00:27:46minuto 20 pues obviamente entró la
- 00:27:48perturbación
- 00:27:50y la perturbación saco mi sistema de
- 00:27:52referencia porque yo no pensé aún no
- 00:27:54proyecte las vías pensando que no iba a
- 00:28:00aguantar esa perturbación vemos aquí que
- 00:28:03no importa si yo aumento la ganancia por
- 00:28:06ejemplo pongamos la en 3.2 la ganancia
- 00:28:08proporcional vamos a acelerar la
- 00:28:11respuesta o la llegada a la referencia
- 00:28:15vemos así entonces que la respuesta a la
- 00:28:18referencia pues es mucho más rápida y la
- 00:28:21perturbación vuelve y decía te no
- 00:28:23obviamente pues estamos haciendo que
- 00:28:25también la acción de control sea mucho
- 00:28:28más agresiva
- 00:28:31volvamos aquí entonces la ganancia en 2
- 00:28:37ahora vamos a llevar en consideración
- 00:28:39también la perturbación
- 00:28:44si llamamos en consideración ahora la
- 00:28:46perturbación sabemos que esta
- 00:28:48perturbación es la ganancia es uno por q
- 00:28:51es ese que es punto 45 o sea que uno
- 00:28:54menos punto 45 aquí arriba me va a dar
- 00:28:57puntos 55 / 2 sería punto 2 75
- 00:29:05entonces y le colocó
- 00:29:080.2 75 en el día aquí le colocamos al
- 00:29:12día 0.2 75 tenemos una ganancia
- 00:29:16proporcional de 2 pues me debe llegar a
- 00:29:19la referencia una vez haya entrado la
- 00:29:20perturbación vamos a darle play y
- 00:29:24efectivamente vemos que el sistema
- 00:29:25cuando le aplicamos el escalón pues del
- 00:29:28psuv que aquí con un error en estado
- 00:29:30estacionario porque aquí todavía no ha
- 00:29:32entrado la perturbación
- 00:29:34pero una vez entre la perturbación como
- 00:29:36nosotros involucramos el diseño de la
- 00:29:39perturbación aquí en el vías y le
- 00:29:41pusimos 2.75 vemos que una vez entre la
- 00:29:44perturbación pues él alcanza en la
- 00:29:47referencia entonces conseguimos llegar a
- 00:29:49la referencia amigos eso es todo por el
- 00:29:52vídeo el día de hoy espero hayan
- 00:29:53entendido cómo funciona un control
- 00:29:55proporcional como gracias al vías
- 00:29:57podemos eliminar el error en estado
- 00:29:59estable y vemos que efectivamente pues
- 00:30:02el control proporcional no consigue
- 00:30:03llegar a la referencia pero vemos que la
- 00:30:05acción proporcional me permite acercarme
- 00:30:08mucho a la referencia ya en los próximos
- 00:30:10vídeos pues veremos para qué sirve
- 00:30:13e integradoras del controlador pide que
- 00:30:16esa acción justa la que me va a permitir
- 00:30:18llegar a la referencia y también en el
- 00:30:21próximo veremos para qué sirve la acción
- 00:30:23derivativa del controlador pd espero
- 00:30:26hayan entendido entonces no se les
- 00:30:28olvide entonces para qué sirven
- 00:30:30controlar proporcionar inscríbanse en al
- 00:30:32canal darle me gusta compartan esta
- 00:30:34información con sus amigos para que más
- 00:30:37personas conozcan sobre la página allá
- 00:30:39en la descripción del vídeo les dejo el
- 00:30:41enlace para ir a mi blog en el blog pues
- 00:30:43vas a encontrar mucha información sobre
- 00:30:45esto y nos vemos en la próxima entrada
- 00:30:47de control automático educación
- controlador PID
- acción proporcional
- error
- banda proporcional
- simulación
- control automático
- tanque
- ganancia proporcional
- perturbación
- bias