¿Por qué el control derivado no se usa por separado en los diseños de controladores industriales?
Una de las respuestas que leí en línea fue que el control derivado no se usa por separado, es decir, sin control proporcional (P) e integral (I), en un sistema de circuito cerrado porque:
Si el error es constante y no es cero, entonces la salida del controlador derivado es cero. Así que no funcionará satisfactoriamente.
¿Es este el motivo solo ?
La razón es simplemente que es difícil encontrar un proceso que pueda beneficiarse de las propiedades del controlador D-only. Revisemos esas propiedades.
La función de control derivativo se puede escribir como U (t) = Kd x de (t) / dt. Lo que significa que la función de control es proporcional al cambio de un error en el tiempo dado.
Si no hay cambios en un proceso (es decir, el error no cambia), la función de control es cero (es decir, "no hacer nada"). Este podría ser útil, sin embargo, esto también significa que el controlador D solo no puede llevar el sistema a su objetivo (punto de ajuste).
Si el error cambia, la función de control actúa para invertir el cambio. Además, cuanto más rápido nos acercamos a nuestro objetivo, la acción derivada más fuerte se opone al cambio. Este comando de "desaceleración" es muy útil. Si su objetivo es una pared y usted está en un automóvil, es probable que desee reducir la velocidad si desea detenerse a tiempo.
Entonces, por lo anterior, puede ver que el controlador D proporciona un efecto de amortiguamiento cuando algo cambia y ningún efecto si no cambia nada. Puedes encontrar aplicaciones para esto, pero no muchas. Desafortunadamente, la usabilidad del control de derivados se reduce aún más por sus otras propiedades.
El controlador D es muy sensible al ruido en un sistema. Por ejemplo, digamos que su sensor GPS tiene una resolución de 1 m. En realidad, significa que incluso si permanece quieto, las lecturas de posición consecutivas pueden diferir en ± 1 m (esto sería un "ruido" en un sistema). Ahora, asumiendo que se está moviendo 10 km / h y leyendo la posición cada segundo (esta sería su constante de tiempo dt), la distancia a su objetivo (un "error") cambia aproximadamente 2,8 m cada segundo. Como puede ver, el ruido equivale a más del 35% de la parte de (t) de la ecuación. Si intenta utilizar el controlador D para estabilizar su movimiento en estas condiciones, podría causar inestabilidad.
El término derivado se ve afectado por el cambio del punto de ajuste, algo llamado "patada derivada". Si tomamos el ejemplo anterior y cambiamos su destino en 100 m, la distancia calculada consecutiva (error) cambiará en el medio, por ejemplo. 50, 47, 45, 142, 139, 137 etc. Ahora, el de (t) se verá así: -3, -2, 97, -3, -2. Tenga en cuenta que el gran salto en la derivada no solo supera muchas veces la magnitud del cambio de posición, sino que también tiene un signo opuesto.
Si puede encontrar un proceso que se pueda controlar con la lógica descrita anteriormente, puede usar el controlador de derivada pura. Sin embargo, dudo que haya muchos procesos industriales como ese.
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