PID Balance+Ball | full explanation & tuning

Summary

El video presenta un sistema de control PID aplicado a una balanza con una pelota de ping-pong. El autor explica cómo se utilizan un sensor infrarrojo y un motor servo para mantener la pelota en el centro de la balanza. Se detallan las funciones de las constantes P, I y D del control PID, mostrando ejemplos prácticos y ajustes en tiempo real. El objetivo es ayudar a comprender cómo el PID puede aplicarse en varios sistemas. Además, se incluyen instrucciones para construir el proyecto con Arduino y ajustar los valores del PID.

Takeaways

• 🤖 El video trata sobre cómo funciona el control PID aplicado a un sistema de equilibrio con una bola de ping-pong.
• 🎮 Se utiliza un motor servo para mover una barra que controla la posición de la bola de ping-pong, mientras que un sensor infrarrojo mide la distancia.
• 🔧 El control PID (Proporcional, Integral y Derivativo) se usa para mantener la bola en el centro de la barra.
• 📏 El sensor infrarrojo mide la distancia entre la bola y la barra, proporcionando retroalimentación para ajustar el sistema.
• ⚙️ El sistema responde a la posición de la bola: si la bola se mueve a la derecha, el motor ajusta la barra para devolverla al centro, y lo mismo hacia la izquierda.
• 🎯 En el video, se experimentan diferentes valores para las constantes del control PID (KP, KI, KD) para ver cómo afectan al sistema.
• 📊 El control proporcional (P) ajusta la posición de la barra según la distancia de la bola, pero genera oscilaciones si no se ajusta correctamente.
• 🚀 La parte derivativa (D) reacciona a la velocidad del movimiento de la bola, ayudando a detener la oscilación rápida.
• 🛠️ La parte integral (I) se suma con el tiempo para corregir errores pequeños y asegurar que la bola se detenga exactamente en el centro.
• 📝 El proyecto se controla con un Arduino y los archivos necesarios, incluidos el código y el esquema, están disponibles para descargar.

Q & A

¿Qué tipo de proyectos ha mostrado el creador relacionados con el control PID?

El creador ha mostrado proyectos que controlan motores brushless, ángulos de barras usando PID, control de temperaturas y voltajes DC y AC, así como un soldador portátil controlado por PID.

¿Cuál es el principio básico del sistema PID para equilibrar una pelota de ping-pong?

El principio básico consiste en un sensor infrarrojo que mide la distancia desde la pelota de ping-pong y un servomotor que mueve una barra para mantener la pelota centrada, controlado por un sistema PID.

¿Por qué se elige una pelota de ping-pong para este ejemplo?

La pelota de ping-pong permite observar de manera gráfica cómo el sistema PID ajusta el movimiento para equilibrar la pelota en el centro, ya que se mueve lo suficientemente lento para ver los detalles del control.

¿Qué papel juega el servomotor en el control PID del sistema?

El servomotor mueve la barra hacia arriba y hacia abajo para ajustar la posición de la pelota en respuesta a los cálculos del sistema PID, manteniendo el equilibrio.

¿Cómo influye la constante proporcional (KP) en el sistema?

La constante proporcional ajusta el sistema según la distancia de la pelota al centro. Si KP es demasiado alta, el sistema oscila mucho; si es baja, la oscilación es más moderada.

¿Qué se logra con la constante derivativa (KD) en el control PID?

La constante derivativa (KD) permite que el sistema reaccione a la velocidad del movimiento de la pelota, frenando rápidamente el movimiento cuando la pelota está cerca de la posición deseada.

¿Qué función tiene la constante integral (KI) en este sistema?

La constante integral (KI) corrige errores pequeños acumulados con el tiempo, ajustando la posición de la pelota hacia el centro cuando el error es muy pequeño para que las otras constantes lo corrijan.

¿Qué tipo de sensor se utiliza para medir la distancia de la pelota y por qué se selecciona este sensor en particular?

Se utiliza un sensor infrarrojo Sharp 2Y0A21 para medir la distancia, ya que ofrece una buena resolución en rangos de hasta 40 cm, a diferencia del sensor láser VL53L0X que no era preciso para distancias mayores a 20 cm.

¿Qué se necesita para implementar un control PID en cualquier sistema?

Se necesitan tres elementos principales: un sistema de retroalimentación (como un sensor), un actuador (como un servomotor), y un código PID que procese la retroalimentación y controle el actuador.

¿Cómo se mejora la precisión del sistema de control PID?

La precisión puede mejorar utilizando sensores de mayor calidad, mejores filtros y ajustando correctamente los valores de las constantes PID.