Intrumentacion Y Control

Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”

Núcleo- El Sabino

Programa Académico: ingeniería Química

Unidad Curricular: Instrumentación y Control

Profesor: José Cuauro. Sección: 51

Integrantes:

Tremont, Luxainne

C.I: 19.944.144

Sánchez, Yanivys

C.I: 20.253.790

Eddimar Miquilena

20663913

Controladores

La sintonización de los controladores Proporcional - Integral - Derivativo o simplemente

Controladores PID, consiste en la determinación del ajuste de sus parámetros (Kc, Ti, Td), para lograr un comportamiento del sistema de control aceptable y robusto de conformidad con algún criterio de desempeño establecido. Para poder realizar la sintonización de los controladores, primero debe identificarse la dinámica del proceso, y a partir de esta determinar los parámetros del controlador utilizando el método de sintonización seleccionado.

Antes de revisar algunas de las técnicas de sintonización disponibles, se establecerán los diferentes tipos de funcionamiento que pueden presentarse en un lazo de control realimentado, en el cual hay dos entradas - el valor deseado r(t) y la perturbación z(t) - y una salida - la señal realimentada y(t) -, como se muestra en la Figura 1.

Si se considera las variables en el dominio de la variable compleja s y se define Gc(s) y Gp(s) como las funciones de transferencia del controlador y de la planta respectivamente, a partir del diagrama de bloques del sistema de control de lazo cerrado, se obtiene que la señal realimentada, representación de la variable controlada, está dada por:

(1)

Se debe considerar, entonces, dos posibles condiciones de operación del sistema de control,

En primer lugar: • Servomecanismo (z = 0)

(2)

Esta condición requiere un buen seguimiento del valor deseado. En segundo lugar:

• Regulador (r = 0)

(3)

En donde lo importante es la insensibilidad a las perturbaciones. Dado que los numeradores de las funciones de transferencia de lazo cerrado (2) y (3) son diferentes, no necesariamente un buen ajuste del controlador para operar como servomecanismo, proveerá un buen funcionamiento como regulador, razón por la cual se han desarrollado procedimientos de sintonización para ambos tipos de operación.

En la industria de procesos, la mayor parte de los controladores se utilizan para responder a un cambio en la perturbación, y se requiere de una buena regulación para seguir el cambio en el valor deseado, con excepción de los controladores esclavos en los sistemas de control en cascada.

Si el controlador se ha sintonizado para lograr una buena respuesta en un cambio en el valor deseado, no eliminara las perturbaciones en forma efectiva, si el sistema contiene un integrador o si su constante de tiempo es grande.

Es importante, entonces, determinar los requisitos de funcionamiento del lazo de control para seleccionar el procedimiento de sintonización adecuado.

El desarrollo de los métodos de sintonización ha sido extenso desde que Ziegler y Nichols propusieron su procedimiento en 1942. Normalmente, se dividen en métodos de lazo abierto y métodos de lazo cerrado.

• Métodos de lazo abierto

El controlador cuando está instalado operara manualmente. Produciendo un cambio escalón a la salida del controlador se obtiene la curva de reacción del proceso, a partir de la cual se identifica un modelo para el mismo, usualmente de primer orden más tiempo muerto. Este modelo es la base para la determinación de los parámetros del controlador.

• Métodos de lazo cerrado

El controlador opera automáticamente produciendo un cambio en el valor deseado se obtiene información del comportamiento dinámico del sistema para identificar un modelo de orden reducido para el proceso, o de las características de la oscilación sostenida del mismo, para utilizarla en el cálculo de los parámetros del controlador.

En particular se referirá y explicara uno de los métodos más utilizados el de Ziegler y Nichols. Pero antes es necesario saber que son los controladores.

2. CONTROLADORES

Los controladores PID considerados por los autores de los métodos de sintonización, tienen algunas de las siguientes funciones de transferencia [1]:

• Controlador PID-Ideal

(4)

• Controlador PID-Serie (Interactuante)

(5)

• Controlador PID-Industrial

(6)

Si el controlador PID, que se desea sintonizar, no es del mismo tipo que el supuesto en el método de sintonización a emplear, deberá realizarse, la conversión de parámetros necesaria.

3.2 Método de Ziegler y Nichols

El primer procedimiento sistematizado para el cálculo de los parámetros de un controlador PID fue desarrollado por Ziegler y Nichols. El criterio de desempeño que seleccionaron fue el de un decaimiento de 1/4, o sea que el error decae en la cuarta parte de un periodo de oscilación.

Las ecuaciones fueron determinadas de forma empírica a partir de pruebas realizadas en el laboratorio con diferentes procesos, y están basadas en un modelo de primer orden más tiempo muerto identificado por el método de la tangente, para un funcionamiento del lazo de control como regulador con un controlador PID-Ideal.

En cuanto al tipo de controlador, si bien la gran mayoría de los autores indican que este método es para la sintonización de controladores ideales, que afirman que este método es para los controladores que interactúan.

Las ecuaciones de sintonización de este método

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