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Sistemas de Control Automático. Guía 6

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Facultad: Ingeniería.
Escuela: Electrónica.
Asignatura: Sistemas de Control Automático.
Lugar de ejecución: Instrumentación y Control (Edificio
3, 2da planta).

Sintonización de controladores PID
Objetivos específicos
•

Ajustar y calibrar un controlador tipo PID a partir del método de Ziegler-Nichols y Chien, Hrones
y Reswick

•Crear un sistema de regulación con un control PID Digital.

Materiales y equipo
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1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN 15 VCD [SO3538-8D]
1 REFERENCIA DE VOLTAJE [SO3536-5A]
1 CONTROL PID [SO3536-6B]
1 AMPLIFICADOR DE POTENCIA [SO3536-7Q]
1 SISTEMA CONTROLADO DE TEMPERATURA [SO3536-8T]
1 MÓDULO CON BOMBA [SO3536-9H]
1 SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL [SO3536-9K]1 GRAFICADOR X-Y Y-t (PLOTTER)
20 PUENTES
1 SWITCH
7 CABLES7
2 HOJAS DE PAPEL MILIMETRADO (El estudiante debe traerlas)
1 COMPUTADORA CON EL SOFTWARE PID CONTROLLER DE LUCAS NÜLLE
1 INTERFAZ DE PC [LM8912]
1 CABLE SERIAL DE 9 PINES PLANO

Introducción teórica
Calibración de Controladores.
El proceso de seleccionar los parámetros del controlador para que el sistema cumpla con lasespecificaciones de diseño se conoce como calibración o ajuste del controlador. Las reglas de ZieglerNichols sugieren un método para afinar controladores PID basándose en la respuesta experimental ante
una señal escalón de entrada. La regla de Ziegler-Nichols es muy conveniente cuando no se conocen los
modelos matemáticos de las plantas.
La respuesta de salida de sistemas de orden superior, por logeneral, ante un escalón y en lazo abierto es

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Sistemas de Control Automático. Guía 6

una curva en forma de S que puede caracterizarse por dos parámetros: el tiempo muerto T U y la
constante de tiempo Tg. El tiempo muerto o de atraso y la constante de tiempo se determinan trazando
una línea tangente a la curva en forma de S en el punto de inflexión y se encuentran las interseccionesde esta línea tangente con el eje del tiempo y con la línea c(t) = K .
Ziegler-Nichols sugiere fijar los valores de Kp , TN y TV de acuerdo a la siguiente tabla:
Tipo de
controlador

KP

TN

TV

P

Tg/(TuKS)

∞0

0

PI

(0.9Tg)/(TuKS)

Tu/0.3

0

PID

(1.2Tg)/(TuKS)

2Tu

0.5Tu

Tabla 6.1. Método de calibración de controladores de Ziegler-Nichols.
El método deChien, Hrones y Reswick es una variante del método Ziegler-Nichols, donde se proponen
ajustes diferentes de los parámetros del controlador, dependiendo si se desea obtener una respuesta más
rápida con un 20% de sobreoscilación o sin sobresocilación. Además, se recomiendan distintos valores
de los parámetros del controlador de acuerdo a la optimización de su comportamiento ante cambios de
lavariable de referencia “set point” o ante perturbaciones. En función del tipo de controlador elegido,
para el ajuste de los parámetros propone la Tabla 6.2.

Parámet ro

0% de sobreosc il ac ión
Va l or de
Re fe re nc ia Pe rturba c i ón
SP
Kp
Ti
Td

20% de sobre osc i la c ión
Va l or de
Re f e re nc ia Pe rturbac ión
SP

0.6/a

0.95/a

0.95/a

1.2/a

1Tg

2.4Tg

1.4Tg2Tg

0.5Tu

0.42Tu

0.47Tu

0.42Tu

Tabla 6.2. Método de calibración de controladores de Chien, Hrones y Reswick, en la cual a=KTg/Tu.
El Control PID utilizado en el laboratorio es el SO3536-6B que está representado en la Fígura 6.1 y
posee las siguientes conexiones y controles
1. Voltaje de operación, +15V

8. Salida del controlador

2. Voltaje de operación, 0V

9.Interruptor de la sección D

3. Voltaje de operación, -15V

10. Interruptor de la sección I

4. Conexión de paso

11. Controles de escala y ajuste fino de Kp

5. Entrada de Setpoint, ±10V

12. Controles de escala y ajuste fino de TV

6. Entrada de Setpoint, ±10V

13. Controles de escala y ajuste fino de TN

7. Entrada de valor actual, ±10V

14. Indicador de saturación

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