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Control PID avanzado

Autor: Pearson Educación
Curso:
9,50/10 (2 opiniones) |1175 alumnos|Fecha publicación: 21/10/2010
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Capítulo 5:

 Desarrollo del controlador PID

1.4 Cómo se desarrolló el controlador PID

El controlador PID se ha desarrollado a lo largo de un período de tiempo que se extiende al menos 250 años. Es útil tener alguna perspectiva de este desarrollo en orden a comprender muchos de los temas. La tecnología utilizada para implementarlos, naturalmente, ha cambiado significativamente a lo largo de los años.

Los primeros controladores fueron dispositivos mecánicos (reguladores centrífugos) empleados para controlar molinos de viento y máquinas de vapor. La medida de la velocidad angular se combinaba con la actuación de las válvulas. Una gran dosis de inteligencia se empleó en idear la acción integral.

Un cambio importante ocurrió en conexión con el desarrollo del control de procesos industriales. Las funciones de medida, control, y actuación fueron entonces separadas y se construyeron dispositivos especiales que efectuaban las acciones de control representadas por la Ecuación 1.5. Una característica interesante era que la transmisión de señal y el cálculo se hacían neumáticamente. Un gran avance ocurrió cuando los tubos utilizados para transmitir la presión y los niveles de presión se normalizaron a 3–15 PSI. Esto permitió combinar sensores, controladores, y actuadores de diferentes fabricantes. También hizo posible concentrar los controladores en salas de control que están localizadas lejos de los sensores y actuadores. Mucho ingenio se utilizó otra vez para desarrollar estos controladores. El uso de la realimentación en los propios controladores fue un gran logro. De esta forma era posible obtener acción lineal fuera del rango de los componentes que tenían unas características fuertemente no lineales.

Comenzando en los años 50, pronto estuvieron disponibles las versiones electrónicas de los controladores PID. Las acciones de control representadas por la Ecuación 1.5 se obtuvieron mediante un simple computador analógico basado en amplificadores operacionales. La transmisión de señal se normalizó también en el rango de 4–20 mA. Representar el cero mediante una corriente no nula era útil para realizar diagnósticos.

Todavía sucedió otro avance cuando se utilizaron computadores digitales para implementar los controladores. En primer lugar cuando emergió el control por computador se emplearon sistemas fuertemente centralizados, ya que el cálculo digital está justificado desde un punto de vista de coste económico en grandes sistemas. Con la aparición de los icroprocesadores en los años 70 incluso los controladores simples se implementaron utilizando computadores. Cuando se emplea un computador digital es también factible añadir muchas funciones tales como sintonía automática, adaptación y diagnóstico. Esta es un área de un desarrollo muy activo.

Hoy día estamos experimentando otro desplazamiento en tecnología. Las realizaciones analógicas están volviendo a reaparecer en sistemas eléctricos micromecánicos (MEMS), y los controladores digitales se implementan también usando FPGA (field programmable gate arrays), que admiten períodos de muestreo muy cortos. Las FPGA difieren significativamente de los computadores digitales ya que son altamente paralelas.

En la actualidad encontramos controladores PID en muchos formatos. Hay controladores dedicados que pueden controlar uno o unos pocos lazos. Las funciones PID se encuentran en los automátas programables que fueron originalmente diseñados para sustituir a los relés. Hay sistemas que contienen muchos controladores PID implementados en computadores que van desde pequeños sistemas para unas pocas docenas de lazos a grandes sistemas distribuidos para control de procesos. Los controladores PID se usan normalmente en sistemas dedicados para control de movimiento. Hay también un abanico de controladores especiales tales como autopilotos y sistemas de control para los reproductores de CD y DVD y memorias ópticas que se basan en el control PID.

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