El controlador PID es el lazo de control más común en ingeniería. Combina tres términos: proporcional, integral y derivativo. Cada término responde al error entre el valor de consigna deseado y la salida medida. La suma de los tres términos controla el actuador.

La acción proporcional responde al error actual. La acción integral responde al error acumulado del pasado. La acción derivativa responde al error futuro previsto. Juntas, proporcionan una respuesta rápida, un error de estado estacionario nulo y amortiguación. El controlador es sencillo de implementar y funciona bien en una amplia gama de sistemas. Por ello, se utiliza en termostatos, drones, control de crucero y procesos industriales.

Parámetros de ajuste del controlador PID

• Kp: ganancia proporcional, responde al error de corriente.
• Ki: ganancia integral, elimina el error en estado estacionario.
• Kd: ganancia derivada, reduce el sobreimpulso.
• Tiempo de muestreo: con qué frecuencia se ejecuta el bucle.
• Anti-saturación: evita que el término integral crezca demasiado.

La sintonización es la parte difícil. Las reglas de Ziegler-Nichols proporcionan un punto de partida. La sintonización manual lo refina. Un valor de Kp demasiado alto provoca oscilaciones. Un valor de Ki demasiado alto produce sobreimpulsos. Un valor de Kd demasiado alto amplifica el ruido. El objetivo es una respuesta que alcance el punto de consigna rápidamente, con un sobreimpulso mínimo, y que se mantenga allí. Algunos sistemas se auto-sintonizan inyectando una entrada escalón y midiendo la respuesta. Otros utilizan la sintonización basada en modelos. Un controlador PID bien sintonizado es imperceptible. El sistema simplemente funciona. Uno mal sintonizado oscila, produce sobreimpulsos o responde con lentitud. El PID no siempre es el mejor controlador, pero casi siempre es el primero que se prueba.