Control proporcional-integral (PI) de nivel tanque de líquido: animación, interpretación intuitiva

Antonio Sala, UPV

Dificultad: ** ,       Relevancia: ,      Duración: 16:57

Resumen:

Este vídeo discute de forma “intuitiva”, con pocas fórmulas, qué es la acción integral: una corrección supuestamente lenta de la acción de control si se acumula error. La acumulación es un integrador o, en código $u_i=u_i+K_I\cdot error\cdot T$ aproximando por Euler, siendo T el período de muestreo.

El vídeo simula la animación del control de nivel de un tanque que ya se había explorado con control proporcional en el vídeo [tank1P]. Con acción integral, se aprecia una sobreoscilación (quizás el valor de $K_I$ sea excesivo para seguimiento de referencia, pero los detalles de disen~o de $K_I$ no son nuestro objetivo en este momento), pero el error se hace cero en régimen permanente, como la teoría predice.

En efecto, la discusión “teórica” sobre este mismo problema de control se aborda en los vídeos [tank1PI1teo] y [tank1PI2step], basándose en modelos linealizados y funciones de transferencia de bucle cerrado en el dominio de Laplace. Pero la comprensión “intuitiva” del funcionamiento de un PI no requiere dominar en profundidad esas manipulaciones teóricas.

La parte final del vídeo insiste en el fenómeno del “wind-up” donde la $u_I$ crece sin límite en caso de saturación sin poder alcanzar la referencia pedida... Si la saturación es transitoria, también crece $u_I$ más de lo que la teoría lineal predice y aumenta la sobreoscilación. La solución de ese problema no es objetivo de este vídeo, que sólamente intenta ilustrar el efecto de que incluir acción integral hace el error cero (si el bucle continua siendo estable, claro).

Colección completa [VER]:

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