El Control Proporcional-Integral-Derivativo, más conocido como Control PID, es uno de los conceptos más importantes en el campo de la robótica y la automatización. Aprender a implementar un controlador PID en un Arduino puede abrir la puerta a una variedad de proyectos interesantes, desde drones autónomos hasta brazos robóticos avanzados. Este artículo lo guiará a través de los conceptos básicos del control PID y cómo implementarlo en un Arduino.
¿Qué es el Control PID?
El control PID es un método de control de retroalimentación que intenta minimizar el error entre un valor medido y un valor deseado. Lo hace ajustando una entrada de control para lograr el valor deseado. El Control PID se llama así porque consta de tres componentes: el componente Proporcional (P), el componente Integral (I) y el componente Derivativo (D).
Componentes de control PID
El componente Proporcional es directamente proporcional al error actual. Si el error es grande, la contribución proporcional también lo será. Sin embargo, una vez que el sistema se acerca al valor deseado, la contribución proporcional disminuye.
El componente Integral es proporcional a la suma de todos los errores pasados. Se utiliza para eliminar el error constante que deja la componente proporcional. El componente integral acumula el error con el tiempo y proporciona un impulso al sistema si el error persiste.
El componente Derivado es proporcional a la tasa de cambio del error. Intenta predecir el futuro del sistema en función de su tasa de cambio actual. El componente derivado ayuda a suavizar el movimiento del sistema y evita la oscilación.
Implementación del Control PID en Arduino
Para implementar el control PID en un Arduino, necesitará un sensor para medir el valor actual, un actuador para ajustar el valor actual y un Arduino para ejecutar el algoritmo de control PID.
Primero, debe leer el valor actual del sensor. Esto se puede hacer usando la función analogRead() para sensores analógicos o la función digitalRead() para sensores digitales.
A continuación, debe calcular el error, que es la diferencia entre el valor deseado y el valor medido. Este error se utiliza luego para calcular las contribuciones proporcional, integral y derivada.
La contribución proporcional es simplemente el error multiplicado por una ganancia proporcional, que puede ajustar para que el sistema responda más o menos rápido al error.
La contribución integral es la suma de todos los errores pasados, multiplicada por una ganancia integral. Esta ganancia se puede ajustar para que el sistema responda más o menos rápido a los errores que persisten en el tiempo.
La contribución derivada es la diferencia entre el error actual y el error anterior, multiplicada por una ganancia derivada. Esta ganancia se puede ajustar para que el sistema responda más o menos rápido a los cambios en la tasa de error.
Finalmente, la salida del controlador PID es la suma de las contribuciones proporcional, integral y derivada. Esta salida se usa luego para ajustar el actuador usando la función analogWrite() o digitalWrite().
Consideraciones finales
Implementar un controlador PID en un Arduino puede ser un desafío, pero es una habilidad valiosa para cualquier persona interesada en la robótica y la automatización. Con un poco de práctica, puede ajustar las ganancias de su controlador PID para obtener el rendimiento deseado de su sistema. Recuerde que la clave para un buen control PID es ajustar las ganancias, lo que puede requerir algo de experimentación.
Esperamos que este artículo le haya ayudado a comprender los conceptos básicos del control PID y cómo implementarlo en un Arduino. Con estas habilidades, estará bien preparado para abordar una variedad de proyectos de robótica y automatización.
