Controladores pid

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Control II

Capítulo 2: Diseño de Sistemas de Control Clásicos

Capítulo 2
DISEÑO DE SISTEMAS DE CONTROL CLÁSICOS
2.1 Introducción

El uso de controladores clásicos o convencionales en el control de procesos industriales es todavía vigente, fundamentalmente por razones de contar con tecnologías no tan modernas. El uso extendido de los PLC en la industria, es quizá los mayores aportes delos controladores clásicos tales como los PI, PD y PID. Sin embargo en muchas industrias del ámbito nacional, ya comenzaron hace algunos años a introducir técnicas y equipamiento moderno, tales como los IPC (computadores industriales), que conjuntamente con el uso de PLCs, conforman una estructura mixta gobernadas por red. La tendencia al uso de tecnologías de avanzada (modernas) es cada vez mayoren el mundo industrial, y ya se empiezan a sentir esos cambios en la industria nacional. En los últimos años, algunos fabricantes de PLC, frente a la aparición y el desarrollo de los DSP (Procesadores Digitales de Señales) en aplicaciones de control de procesos, robótica, etc., han logrado evolucionar las bondades que ofrecen los PLC en relación a la programación, tal es el caso que puedeprogramarse en lenguaje de alto nivel, como es el caso del Texto Estructurado (“Structured Text”, ST), lo que abre el camino a implementar cualquier técnica o estrategia de control.

En tal sentido, considerando que todavía estos sistemas clásicos tienen determinado nivel de importancia en nuestra realidad industrial, consideraremos su estudio abarcando fundamentalmente a los controladores industrialesPI, PD y PID, y haremos una breve introducción a los compensadores.

Los controladores industriales, de acuerdo a su acción de control, pueden clasificarse de la siguiente forma: 1. Controladores proporcionales (P) 2. Controladores proporcional-integral (PI) 3. Controladores proporcional-derivativo (PD) ____________________________________________________________

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4. Controladores proporcional-integral-derivativo (PID)

El tipo de controlador a usar se decide en base a la naturaleza de la planta y las condiciones de operación, incluyendo consideraciones tales como seguridad, costo, disponibilidad, confiabilidad, exactitud, peso y tamaño.

Un sistema de controlclásico o convencional se muestra en el diagrama de bloques de la figura 2.1.

Controlador automático Salida

Ref + _

e

Amplificador

Actuador

Planta

Sensor

Figura 2.1 Diagrama de bloques de un sistema de control industrial.

2.2

Consideraciones Preliminares de Diseño

Todo diseño de sistemas de control convencional involucra algunos de los métodos gráficos, tales como elLugar Geométrico de las Raíces y Respuesta en Frecuencia, con la finalidad de obtener un control sobre el comportamiento de un proceso o planta, de modo que se cumplan con las especificaciones de diseño. Al diseñar controladores P, PD, PI, PID y compensadores por el método del Lugar de las raíces, tenemos que tener presente el efecto de la adición de polos y ceros a la función de transferencia delazo abierto. El agregar un polo a la función de transferencia de lazo abierto tiene el efecto de mover el lugar de las raíces a la derecha del plano s, con lo

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que se disminuye la estabilidad relativa y aumenta eltiempo de establecimiento; sin embargo, se obtiene error estacionario nulo si por ejemplo se agrega un polo en el origen. Al agregar un cero a la función de transferencia de lazo abierto tiene el efecto de mover el lugar de las raíces hacia la izquierda, haciendo al sistema más estable y disminuyendo el tiempo de establecimiento o de asentamiento. Un procedimiento común en el método de...
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