ACCIONES BÁSICAS DE LOS CONTROLADORES

ACCIONES BÁSICAS DE LOS CONTROLADORES

1. Acciones de control

   • Dos posiciones
     • Son relativamente simples y baratos.
     • La señal de salida permanece en un valor máximo o mínimo, dependiendo de la señal de error.
     • La señal de error se mueve dentro de la brecha diferencial y cuando sobrepasa esa brecha ocurre la conmutación.
   • Proporcional
     • Calculala diferencia (error) entre la señal de la varible y el valor deseado.
       • La señal que de entrada es multiplicada por un valor (Kp) y se autoajusta.
     • No es inmune al ruido
       • Tendremos un valor aleatorio en la entrada y obtendremos valores innecesarios en el proceso.
   • Integral
     • El valor de salida U(t) cambia a razón de la señal de error.
       • Para una entrada positiva y cte., la salida es creciente y cte.
         • Para una entrada negativa y cte., la salida será decreciente y cte.
           • Para entrada estacionaria y mayormente positiva, la salida será estacionaria positiva.
   • Derivativa
     • Se manifiesta cuando hay un cambio en el valor absoluto del error.
       • Se adelanta a la acción "P" en un tiempo Td.
         • Si el Td es muy grande habrá inestabilidad en el proceso, si es muy pequeño la salida oscilará demasiado.
   • Porporcional e Integral
     • Elimina el error generado por la acción "P" y lo corrige tomando en cuenta su magnitud y el tiempo que ha permanecido.
       • Gracias a la acción "I" la salida crece y decrece hasta que el error sea nulo.
     • Se agrega el factor de tiempo integral (Ti).
       • Cuanto menor sea, la respuesta del sistema será más rápida.
   • Proporcional y Derivativa
     • Controlador "P" que considera la velocidad de la variable controlada en el tiempo, para “adelantar” la acción de control de mando de la salida obteniendo una respuesta estable.
     • Tiene un carácter preventivo, pero tiene la desventaja de amplificar ruido, por ello solo es eficaz en periodos transitorios.
   • PID
     • Es la combinación de una acción proporcional, una acción integral y una acción derivativa.
       • Tiene las ventajas de cada una de las tres acciones individuales.

2. Criterios para la selección de un controlador

   • Algunos puntos para analizar a la hora de elegir un controlador de procesos son:
     • Compatibilidad y Expansión
       • Si se prevé que el proceso se ampliará, el controlador debe ser compatible con el funcionamiento actual y futuro.
         • Es fundamental evaluar el potencial del equipo, además de la viablidad de instalación y cambio de controlador.
     • Configuración y Utilización
       • El software y comando de configuración de un controlador debe ser lo más sencillo posible
         • Si se usan diferentes controladores a lo largo de un proceso la complejidad aumenta ya que se debe utilizar un software diferente para cada uno.
           • La estandarización es importante y aporta eficiencia al proceso.

3. Construcción de controladores

   • Controlador PID electrónico
     • Es un mecanismo que regula variables como velocidad, presión, temperatura y flujo entre otras de procesos en general a través de un lazo de retroalimentación.
       • Trabaja con 3 parámetros fundamentales:
         • Proporcional que mide la diferencia entre el valor obtenido y el deseado para aplicar la corrección. Integral que regula el tiempo en que se realiza la acción correctiva. Derivativa la cual prevé el error e inicia una acción correctiva.
           • Una aplicación común son los Sistemas de Bombeo en donde nos interesa mantener presión y flujo constante, es una excelente herramienta para lograr un ahorro de energía.
   • Método de Ziegler y Nichols
     • Son dos los métodos que buscan determinar los parámetros de un controlador PID tomando en cuenta la respuesta transitoria del sistema.
       • Tienen como objetivo obtener un sobreimpulso máximo del 25% ante una entrada del ti´po escalón.
     • Para lazo abierto
       • Se retira el cntrolador PID y se sustituye por una señal de escalón agregada manualmente.
         • Es necesario que el comportamiento del sistema sea sigmoidal, sin sobreimpulsos.
           • Se traza una tangente a la señal de salida del sistema, se determinan el retardo(L) y la constante de tiempo(T).
             • Se sugirieron los ajustes para los controladores PID estableciendo los valores de acuerdo a la siguiente tabla.
     • Para lazo cerrado
       • Consiste en aumentar poco a poco la ganancia proporcional hasta que el sistema oscile con una amplitud constante.
         • La ganancia que consiguió el sistema será nuestra ganancia crítica Kw, del gráfico obtenido se calcula el punto crítico Pu de la siguiente forma: Pu= 2n/Wu
           • Con esos parámetros se determinamos las constantes del controlador en base a la siguiente tabla.
         • Si no se encuentra la ganancia que haga variar la salida de esta forma, este método no puede ser aplicado.

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