Condición de error en un controlador proporcional-integral-derivativo
El windup integral , también conocido como windup integrador [1] o windup de reinicio , [2] se refiere a la situación en un controlador PID donde ocurre un gran cambio en el punto de ajuste (digamos un cambio positivo) y el término integral acumula un error significativo durante el aumento (windup), sobrepasando así el límite y continuando aumentando a medida que este error acumulado se desenrolla (compensado por errores en la otra dirección).
Soluciones
Este problema se puede solucionar mediante
- Inicializar la integral del controlador a un valor deseado, por ejemplo al valor anterior al problema [ cita requerida ]
- Aumentar el punto de ajuste en una rampa adecuada
- Integración condicional : deshabilitar la función integral hasta que la variable de proceso a controlar (PV) haya ingresado a la región controlable [3]
- Evitar que el término integral se acumule por encima o por debajo de límites predeterminados [4]
- Cálculo retroactivo del término integral para restringir la salida del proceso dentro de límites factibles. [5] [6] [3]
- Integrador de Clegg : poner a cero el valor integral cada vez que el error es igual o cruza cero. [7] Esto evita que el controlador intente impulsar el sistema para que tenga la misma integral de error en la dirección opuesta a la causada por una perturbación, pero induce una oscilación si se requiere un valor de control distinto de cero para mantener el proceso en el punto de ajuste. [8]
Aparición
El windup integral se produce particularmente como una limitación de los sistemas físicos, en comparación con los sistemas ideales, debido a que el resultado ideal es físicamente imposible (saturación del proceso: el resultado del proceso está limitado en la parte superior o inferior de su escala, lo que hace que el error sea constante). Por ejemplo, la posición de una válvula no puede ser más abierta que completamente abierta y tampoco puede ser cerrada más que completamente cerrada. En este caso, el anti-windup puede implicar que el integrador se apague durante períodos de tiempo hasta que la respuesta vuelva a caer en un rango aceptable.
Esto suele ocurrir cuando la salida del controlador ya no puede afectar a la variable controlada, o si el controlador es parte de un esquema de selección y se selecciona correctamente.
El problema del windup integral era mayor en los controladores analógicos . En los sistemas de control distribuido modernos y los controladores lógicos programables , es mucho más fácil evitar el windup integral ya sea limitando la salida del controlador, limitando la integral para producir una salida factible, [5] o utilizando retroalimentación de reinicio externa, que es un medio de realimentar la salida seleccionada al circuito integral de todos los controladores en el esquema de selección de modo que se mantenga un bucle cerrado .
Referencias
- ^ "Nota de aplicación de Microchip AN532: Control servo de un motor de CC" (PDF) . Microchip Technology, Inc. 1997. p. 4 . Consultado el 7 de enero de 2014 .
- ^ M. Tham. «Controladores PID discretizados» (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 28 de marzo de 2020. Consultado el 7 de enero de 2014 .
- ^ ab Astrom, Karl Johan; Rundqwist, Lars (1989). "Integrator Windup and How to Avoid It" (PDF) . Conferencia Americana de Control de 1989. págs. 1693–1698. doi :10.23919/ACC.1989.4790464. S2CID 36848080.
- ^ Beauregard, Brett. "Mejora del PID para principiantes: reinicio del sistema". Blog del proyecto . Consultado el 21 de noviembre de 2021 .
- ^ ab Cooper, Douglas. "Integral (Reset) Windup, Jacketing Logic and the Velocity PI Form" (Desenrollado integral (reinicio), lógica de encamisado y la forma PI de velocidad) . Consultado el 18 de febrero de 2014 .
- ^ Aström, Karl (2002). Diseño de sistemas de control (PDF) . págs. 228–231.
- ^ Zheng, Jinchuan; Guo, Yuqian; Fu, Minyue; Wang, Youyi; Xie, Lihua (2007). "Diseño de control de reinicio mejorado para una etapa de posicionamiento PZT". Conferencia internacional IEEE de 2007 sobre aplicaciones de control . págs. 1272–1277. doi :10.1109/CCA.2007.4389410. hdl :1959.13/937597. ISBN . 978-1-4244-0442-1. Número de identificación del sujeto 14877444.
- ^ Hollot, CV (1997). "Revisitando los integradores de Clegg: periodicidad, estabilidad y controles de calidad intelectual" . IFAC Proceedings Volumes . 30 (27): 31–38. doi :10.1016/S1474-6670(17)41154-2.
