25.2 : Diseño de controlador PD

En ingeniería automotriz, los sistemas de suspensión de los automóviles suelen emplear controladores proporcionales derivados (PD) para mejorar el rendimiento. Los controladores PD se utilizan para ajustar la fuerza de amortiguación en respuesta a las condiciones de la carretera. Un controlador, que actúa como un amplificador con una ganancia constante, demuestra un control proporcional, con una salida que refleja directamente la entrada.

El diseño de un controlador de datos continuos requiere la selección y vinculación de componentes como sumadores e integradores, que son fundamentales en los controladores proporcionales, integrales y derivativos (PID). En un sistema de control de retroalimentación, el diagrama de bloques de un controlador PD ilustra un proceso prototipo de segundo orden definido por una función de transferencia específica. El controlador en serie, un tipo PD, incorpora constantes proporcionales y derivativas en su función de transferencia, mejorando así la respuesta del sistema.

Hay dos formas posibles de crear este controlador de DP en un circuito electrónico. El primer método utiliza dos amplificadores operacionales, pero carece de un ajuste independiente de los controles proporcional y derivativo. Este método es más simple, pero menos flexible para ajustar el rendimiento del sistema. El segundo método permite la manipulación independiente de estos controles. Al seleccionar un valor mayor para una resistencia en el circuito, este diseño compensa el alto control derivativo. Este ajuste proporciona un mayor control sobre la fuerza de amortiguación.

La función de transferencia de la trayectoria de avance es crucial para traducir las señales de entrada a las de salida. La adición de un cero a través del controlador PD contrarresta un polo, mejorando así la estabilidad y la velocidad de respuesta. Esta adición mejora de manera efectiva la respuesta transitoria del sistema al reducir el sobre impulso y el tiempo de asentamiento. El resultado es un sistema de suspensión más estable y con mayor capacidad de respuesta, capaz de adaptarse a las condiciones variables de la carretera con una precisión mejorada.