Control de procesos industriales


CONTROLADORES PID CLASICO
Controlador: Es un componente del sistema de control que detecta los desvíos existentes entre el valor medido por un sensor y el valor deseado o set point, programado por un operador.
Se caracteriza por combinar tres acciones (P, I y D)
Acción Proporcional (P): Es la acción que produce una señal proporcional a la desviación de la salida del proceso respecto al punto deconsigna.
Acción Integral (I): Es la acción que produce una señal de control proporcional al tiempo que la salida del proceso respecto al punto de consigna.
Acción Derivativa (D): Es la acción que produce una señal de control proporcional a la velocidad con que la salida del proceso está cambiando respecto al punto de consigna.
Estructura de un controlador.
La estructura de un controlador essimple, aunque su simpleza es también su debilidad, dado que limita el rango de plantas donde pueden controlar en forma satisfactoria (existe un grupo de plantas inestables que no pueden estabilizarse con ningún miembro de la familia PID).
Los miembros de la familia de controladores PID, incluyen tres acciones: proporcional (P), integral (I) y derivativa (D). Estos controladores son los denominados P,I, PI, PD y PID.
La forma estándar de controlador PID:
SISO: Simple entrada/ Simple Salida
P: Proporcional, PI: Proporcional Integral, PID: Proporcional Integral Derivativo, KP: Constante del Proceso.
KP(s)= KP Kc Ganancia del controlador Ts Tiempo Integral
KPI= KP (1 + )
KPID(s)= KP (1 + + )
Tr: Tiempo de reseteo Td: Tiempo derivativo Td: Constante derivativa
Alternativamentetenemos la forma en Serie:
K serie= Ks (1 + ) (1+ )
También se tiene la forma paralela:
K paralelo (s) = Kp + + )

Los métodos clásicos de ajustes de un controlador son los siguientes:
1. Método de Oscilación de Zingler – Nichols (Z-N).
2. Método de la curva de Reacción de Zingler – Nichols (Z-N)
3.-Metodo de la curva de Reacción de Cohen – Coon

1.-Metodo de Oscilación de Zingler – Nichols(Z-N).
Este método es válido solo para plantas estables a lazo abierto y el procedimiento es el siguiente:
1. Aplicar a la planta solo control proporcional con ganancia kp pequeña.
2. Aumentar el valor de KP hasta que el lazo comience a oscilar. La oscilación debe ser lineal y debe detectarse en la salida de los controladores U (t).
3. Registrar la ganancia critica KP= Kc y el periodo deoscilación Pc a la salida del controlador.
4. Ajustar los parámetros del controlador Pd de acuerdo a la siguiente tabla.

Parámetros de control PID según Z-N

Desempeño con el método de oscilación de Z-N.
Para aplicar el efecto de ajuste de control proporcionado por el método de oscilación de Z-N, consideremos una planta general con las siguientes formas.




Cuya respuesta





Z-N (Método deOscilación) de radio con valores diferente X= T/𝛄o

“A medida que X aumenta las crestas son menores, pero existen."

2.-Metodo de la curva de reacción de Zingler – Nichols (Z-N).
Pasos:
1. Llevar manualmente la planta a lazo abierto a un pto de operación manual manipulado U (t), Supongamos que la planta se estabiliza en Y (t)= Yo, para un U (t) = Uo.
2. En un instante inicial to aplicar un cambio escalón enla entrada de Uo a U∞, el salto debería estar comprendido entre 10 y 20 % del valor normal.
3. Registrar la respuesta de la salida hasta que se estabilice en el nuevo punto de operación, tal como se muestra en la figura.

4. Calcular los parámetros del modelo de la siguiente forma:

Los parámetros del controlador Pd propuestas por Z-N; a partir de la curva de reacción son los siguientes:

Eldesempeño con el método de la curva de reacción de Z-N.
Considérese nuevamente la planta genérica para analizar el desempeño obtenido con el ajuste de Z-N a partir de la curva de reacción.






A medida que X se hace más grande la variable del proceso se hace mucho menor al pto de ajuste (la desviación se mantiene por más tiempo).
A medida que la X sea muy pequeña la cresta durante la respuesta...