Definición y Características De Un Controlador

Definición y características de un controlador

Los sistemas de control son aquellos dedicados a obtener la salida deseada de un sistema o proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, llamado planta, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en el sistema planta, con lo que las señalesanteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación.

Un sistema de control básico es mostrado en la siguiente figura:

Hay varias clasificaciones dentro de los sistemas de control. Atendiendo a su naturaleza son analógicos, digitales o mixtos; atendiendo a su estructura (número de entradas y salidas) puede ser control clásico o control moderno; atendiendo a su diseño pueden ser porlógica difusa, redes neuronales...

Los principales tipos de sistemas de control son:
Sí/No. En este sistema el controlador enciende o apaga la entrada y es utilizado, por ejemplo, en el alumbrado público, ya que éste se enciende cuando la luz ambiental es más baja que un nivel predeterminado de luminosidad.
Proporcional (P). En este sistema la amplitud de la señal de entrada al sistemaafecta directamente la salida, ya no es solamente un nivel prefijado sino toda la gama de niveles de entrada. Algunos sistemas automáticos de iluminación utilizan un sistema P para determinar con qué intensidad encender lámparas dependiendo directamente de la luminosidad ambiental.
Proporcional derivativo (PD). En este sistema, la velocidad de cambio de la señal de entrada se utiliza paradeterminar el factor de amplificación, calculando la derivada de la señal.
Proporcional integral (PI). Este sistema es similar al anterior, solo que la señal se integra en vez de derivarse.
Proporcional integral derivativo (PID). Este sistema combina los dos tipos anteriores.
CONTROLADORES PID
El controlador PID (Proporcional, Integral y Derivativo) es un controlador realimentado cuyo propósito eshacer que el error en estado estacionario, entre la señal de referencia y la señal de salida de la planta, sea cero de manera asintótica en el tiempo, lo que se logra mediante el uso de la acción integral. Además el controlador tiene la capacidad de anticipar el futuro a través de la acción derivativa que tiene un efecto predictivo sobre la salida del proceso.
Históricamente, ya las primerasestructuras de control usaban las ideas del control PID. Sin embargo, no fue hasta el trabajo de Minorsky de 1922, sobre conducción de barcos, que el control PID cobró verdadera importancia teórica.
Hoy en día, a pesar de la abundancia de sofisticadas herramientas y métodos avanzados de control, el controlador PID es aún el más ampliamente utilizado en la industria moderna, controlando más del 95% delos procesos industriales en lazo cerrado.
Los controladores PID son suficientes para resolver el problema de control de muchas aplicaciones en la industria, particularmente cuando la dinámica del proceso lo permite (en general procesos que pueden ser descritos por dinámicas de primer y segundo orden), y los requerimientos de desempeño son modestos (generalmente limitados a especificaciones delcomportamiento del error en estado estacionario y una rápida respuesta a cambios en la señal de referencia).
ESTRUCTURA DEL PID

Consideremos un lazo de control de una entrada y una salida (SISO) de un grado de libertad:

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, PDy PID.

Otra manera de mostrar un compensador

Planta: Un sistema a ser controlado

Controlador: Provee la excitación para la planta; esta diseñado para controlar el comportamiento del sistema, puede ser:

FUNCIONAMIENTO

Para el correcto funcionamiento de un controlador PID que regule un proceso o sistema se necesita, al menos:

Un sensor, que determine el estado del sistema...