| Journal: | Facultad de Ingeniería - Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia |
| Database: | PERIÓDICA |
| System number: | 000441682 |
| ISSN: | 0121-1129 |
| Authors: | Rodríguez Castellanos, Jhon Edisson1 Cote Ballesteros, Jorge Eduardo1 |
| Institutions: | 1Universidad ECCI, Bogotá. Colombia |
| Year: | 2019 |
| Season: | Oct-Dic |
| Volumen: | 28 |
| Number: | 53 |
| Country: | Colombia |
| Language: | Español |
| Document type: | Artículo |
| Approach: | Aplicado, descriptivo |
| Spanish abstract | Recientemente, los controladores PID difusos directos han venido adquiriendo importancia en aplicaciones de procesos continuos con orientación industrial, debido a que pueden reemplazar directamente el PID convencional dentro del lazo de control y a que su comportamiento no lineal presenta un adecuado desempeño en tareas de control aplicadas a procesos no lineales. Sin embargo, todos los controladores PID son afectados por el fenómeno denominado windup, el cual degrada el desempeño del controlador debido a la saturación de los actuadores a causa de la acumulación de error en la componente integral. En este artículo se presenta una propuesta de esquema anti-windup basado en recálculo y seguimiento, para el cual se calcula la constante de seguimiento a través de los parámetros de sintonización del controlador PID difuso. El método de sintonización empleado para este documento consiste en el ajuste de la superficie de control por medio de las ganancias de escala de las arquitecturas consideradas. Adicionalmente, la validación del desempeño del método anti-windup propuesto se realiza por medio de un análisis comparativo con otras técnicas clásicas que permiten evitar este fenómeno. La estrategia planteada muestra un desempeño adecuado frente a cambios en la referencia y rechazo a perturbaciones sin ajustar parámetros adicionales a las ganancias de escala; así mismo, el análisis del esfuerzo de control indica que la estrategia sugerida produce acciones de control menores que en los otros casos considerados. Por lo tanto, debido a la creciente popularidad de los sistemas difusos en la industria y a la simplicidad de algunos métodos de diseño, la estrategia propuesta puede ser fácilmente implementable en diferentes reguladores industriales |
| English abstract | Recently, direct fuzzy PID controllers have been used more frequently in industrial continuous process applications, because they can replace the conventional PID within the control loop, since its non-linear behavior, presents an adequate performance in control tasks applied to processes nonlinear. However, PID controllers are affected by the phenomenon called windup which degrades the performance of the controller to the accumulation of error in the integral component. This article presents a proposal of an anti-windup scheme based on back calculation and tracking, for which the tracking constant is obtained through the tuning parameters of the fuzzy PID controller. The tuning method used for this document consists in the adjustment of the control surface by means of the scale gains of the architectures considered. In addition, the validation of the proposed anti-windup method performance is carried out through a comparative analysis against other classic techniques. The proposed strategy shows an adequate performance against changes in the reference and rejection of disturbances without tuning additional parameters. An analysis of the control effort shows the proposed strategy produces control actions smaller than the other cases considered. Therefore, due to the increasing popularity of fuzzy systems in the industry and the simplicity of some design methods, the proposed strategy can be easily implemented in different industrial regulators |
| Portuguese abstract | Recentemente, os controladores PID difusos diretos têm adquirido importância em aplicações de processos contínuos com orientação industrial, devido a que podem substituir diretamente o PID convencional dentro do laço de controle e a que seu comportamento não lineal apresenta um adequado desempenho em tarefas de controle aplicadas a processos não lineares. Porém, todos os controladores PID são afetados pelo fenômeno denominado windup, o qual degrada o desempenho do controlador devido à saturação dos atuadores a causa da acumulação de erro na componente integral. Neste artigo apresenta-se uma proposta de esquema anti-windup baseado em recálculo e seguimento, para o qual se calcula a constante de seguimento através dos parâmetros de sintonização do controlador PID difuso. O método de sintonização empregado para este documento consiste no ajuste da superfície de controle por meio dos ganhos de escala das arquiteturas consideradas. Adicionalmente, a validação do desempenho do método anti-windup proposto realiza-se por meio de uma análise comparativa com outras técnicas clássicas que permitem evitar este fenômeno. A estratégia proposta mostra um desempenho adequado frente a mudanças na referência e rejeição a perturbações sem ajustar parâmetros adicionais aos ganhos de escala; assim mesmo, a análise do esforço de controle indica que a estratégia sugerida produz ações de controle menores que nos outros casos considerados. Portanto, devido à crescente popularidade dos sistemas difusos na indústria e à simplicidade de alguns métodos de desenho, a estratégia proposta pode ser facilmente implementável em diferentes reguladores industriais |
| Disciplines: | Ingeniería |
| Keyword: | Ingeniería de control, Seguimiento, Control difuso, Control industrial, Control PID, Factores de escala, Sistemas continuos |
| Keyword: | Control engineering, Tracking, Continuous systems, Fuzzy control, Industrial control, PID control, Scaling factors |
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