Ajuste De Controladores Pid De Forma Empírica

CONTROLADORES PID

AJUSTE EMPÍRICO
Fernando Morilla García Dpto. de Informática y Automática ETSI de Informática, UNED

Madrid 16 de febrero de 2006

Contenido
INTRODUCCIÓN AJUSTE POR PRUEBA Y ERROR AJUSTE EMPÍRICO ESTIMACIÓN EN LAZO ABIERTO ESTIMACIÓN EN LAZO CERRADO CRITERIOS DE SINTONÍA FORMULAS DE SINTONÍA
F. Morilla

1 Introducción
¿Qué se entiende por ajuste (sintonía)?
¿ KP, TI , TD ?
Error Referencia Control Salida

+ PID Proceso

F. Morilla

1 Introducción
¿Qué se entiende por ajuste (sintonía)?
Determinación de los parámetros de control, de acuerdo con algún conjunto de especificaciones (criterio de sintonía)

¿Cuándo es necesaria la sintonía?
En la puesta en marcha de un sistema de control (1ª sintonía o presintonía) Cuando el usuario observa undeterioro del comportamiento del sistema de control (supervisión + sintonía) Tanto la supervisión como la sintonía se pueden automatizar; de ahí los términos “sintonía automática” y “autosintonía”
F. Morilla

1 Introducción
¿Por qué es difícil el ajuste?
Dado el conjunto de especificaciones, es posible que: 1) Exista un único juego de parámetros de control tal que se cumplan estasespecificaciones (Caso más favorable) 2) Existan varios juegos de parámetros de control tal que se cumplan estas especificaciones (¿Cuál es el mejor?) 3) No exista un juego de parámetros de control tal que se cumplan estas especificaciones (Caso peor)

F. Morilla

2 Ajuste por prueba y error (manual)
¿Qué se entiende por prueba y error?
Modificaciones sucesivas de los parámetros de control hastaconseguir las especificaciones. (Ej. de procedimiento en pag. 10 y 11 Cap.1) Se empleó en el intercambiador de calor. (Cap. 7 y primer seminario)

¿Qué inconvenientes presenta?
Sucesivas comprobaciones del comportamiento del sistema en lazo cerrado; NO permitidas en la planta real (por el coste en tiempo y el coste en la producción), SÍ posibles off-line (en simulación). No hay certeza de poderconseguir las especificaciones.

¿Por qué se utiliza?
Porque hay personas muy experimentadas, con modelos empíricos del sistema de control (proceso+controlador) Es complemento (ajuste fino) de otros procedimientos de ajuste.
F. Morilla

3 Ajuste empírico (experimental)
Especialmente orientado al mundo industrial
Debido a la gran dificultad para obtener una descripción analítica del proceso.¿En qué consiste?
Paso 1: Estimación de características dinámicas del proceso. - Lazo abierto - Lazo cerrado Paso 2: Cálculo de parámetros de control (fórmulas de sintonía).

¿Qué ventaja presenta?
Suele ser una buena aproximación a la solución del problema de ajuste (sintonía).
F. Morilla

4 Estimación en lazo abierto
¿En qué se basa?
La mayoría de los procesos tienen respuesta monótonacreciente estable a una entrada escalón.
1.2

1 1 0.8 2 3

Ejemplo de cuatro procesos representativos
0.6 salida 0.4

4 0.2

0

-0.2 0

20

40

60

80

100 tiempo

120

140

160

180

200

F. Morilla

4 Estimación en lazo abierto
¿En qué consiste?
Estimar los parámetros (K, Tp y To) de un modelo simple (primer orden+retardo) que mejor aproxima lascaracterísticas de la respuesta.
ym(t)

Ejemplo de características:
- Estacionario - 28.3% del estacionario - 63.2% del estacionario
0.283 K
To + Tp 3

0.632 K K

t1 To Tp

t2 t

F. Morilla

4 Estimación en lazo abierto
Procedimiento recomendable
- Control en manual. - Esperar hasta que la salida esté en estado estacionario. - Provocar salto en la variable manipulada. - Registrar la salida(variable controlada) hasta que alcance el nuevo estado estacionario. - Obtener K como el cociente entre cambios. - Medir instantes: t1 al 28.3% y t2 al 63.2%. - Obtener Tp = 1.5 (t2-t1) y To = t2 - Tp

F. Morilla

4 Estimación en lazo abierto
Ejemplo: Intercambiador de calor (Cap. 7)
Salida: temperatura del líquido 52.5

Característica al 28.3% 50 + 0.283 ( 52.22 – 50 ) ≅ 50.63 t1 ≅...