En els sistemes de control automàtic, els controladors de temperatura i els controladors PID són dispositius habituals que s'utilitzen per controlar amb precisió la temperatura. Aquest article introduirà els principis bàsics dels controladors de temperatura i els controladors PID, així com les diferències entre ells i els seus respectius escenaris d'aplicació.
El control de la temperatura és una necessitat habitual en moltes aplicacions industrials i de laboratori. Per aconseguir un control precís de la temperatura, els controladors de temperatura i els controladors PID són una de les eines més utilitzades. Es basen en diferents mètodes i algorismes de control, i cadascun és adequat per a diferents necessitats de control.
Un controlador de temperatura és un dispositiu utilitzat per mesurar i controlar la temperatura. Normalment consta de sensors de temperatura, controladors i actuadors. El sensor de temperatura s'utilitza per mesurar la temperatura actual i retornar-la al controlador. El controlador regula la temperatura controlant actuadors, com ara elements de calefacció o sistemes de refrigeració, en funció de la temperatura establerta i del senyal de retroalimentació actual.
El principi bàsic de funcionament del controlador de temperatura és comparar la diferència entre la temperatura mesurada i la temperatura establerta i controlar la sortida de l'actuador segons la diferència per mantenir la temperatura a prop del valor establert. Pot utilitzar control de llaç obert o tancat. El control de llaç obert només controla la sortida de l'actuador en funció del valor establert, mentre que el control de llaç tancat ajusta la sortida mitjançant senyals de retroalimentació per corregir les desviacions de temperatura.
Controlador PID
Un controlador PID és un controlador de retroalimentació comú que s'utilitza per controlar amb precisió diverses variables de procés, inclosa la temperatura. PID significa Proportional, Integral i Derivative, que corresponen respectivament als tres algorismes de control bàsics del controlador PID.
1. Proporcional: aquesta part genera un senyal de sortida proporcional a l'error en funció de l'error actual (la diferència entre el valor establert i el valor de retroalimentació). La seva funció és respondre ràpidament i reduir els errors en estat estacionari.
2. Integral: aquesta part genera un senyal de sortida proporcional al valor acumulat de l'error. La seva funció és eliminar errors estàtics i millorar l'estabilitat del sistema.
3. Derivada: aquesta part genera un senyal de sortida proporcional a la taxa de canvi basada en la taxa de canvi d'error. La seva funció és reduir la superació i l'oscil·lació durant el procés de transició i millorar la velocitat de resposta del sistema.
El controlador PID combina les funcions dels algorismes proporcionals, integrals i diferencials. Ajustant els pesos entre ells, l'efecte de control es pot optimitzar segons les necessitats reals.
La diferència entre el controlador de temperatura i el controlador PID
La principal diferència entre els controladors de temperatura i els controladors PID és l'algoritme de control i les característiques de resposta.
El controlador de temperatura pot ser de llaç obert o de llaç tancat. És senzill i fàcil d'implementar i s'acostuma a utilitzar en algunes aplicacions que no requereixen una precisió d'alta temperatura. És adequat per a escenaris que no requereixen una resposta ràpida o tenen una alta tolerància als errors en estat estacionari.
El controlador PID es basa en algorismes proporcionals, integrals i diferencials, adequats tant per al control en estat estacionari com per a la resposta dinàmica. El controlador PID pot controlar la temperatura amb més precisió, permetent que el sistema funcioni de manera estable a prop del punt de temperatura establert alhora que té una resposta ràpida i un rendiment en estat estacionari.
Escenaris d'aplicació
Els controladors de temperatura s'utilitzen àmpliament en molts laboratoris, magatzems, calefacció domèstica i alguns processos industrials senzills.
Els controladors PID són adequats per a escenaris que requereixen una major precisió i una resposta més ràpida, com ara la indústria química, el processament d'aliments, els productes farmacèutics i la producció automatitzada.
En resum, tant el controlador de temperatura com el controlador PID són dispositius utilitzats per controlar la temperatura. Els controladors de temperatura poden ser sistemes de control simples de llaç obert o tancat, mentre que els controladors PID es basen en algorismes proporcionals, integrals i diferencials i poden controlar la temperatura amb més precisió, amb una resposta ràpida i un rendiment en estat estacionari. La selecció del controlador adequat depèn de les necessitats específiques de l'aplicació, inclosa la precisió de la temperatura requerida, la velocitat de resposta i el rendiment en estat estacionari.
