lazo control

Sintonización de Reguladores
Analógicos
Métodos de Sintonización de ZieglerͲ
Nichols y CHR

1

Métodos de sintonización de
reguladores
1. Manual: Relativamente sencillo pero consume un tiempo considerable
2. Autoajuste: los parámetros del controlador se ajustan conforme a ciertas
características y requisitos de regulación, utilizando algunas reglas que se
determinan a partir de ladinámica del sistema a controlar
3. En frecuencia: los parámetros del regulador se calculan añadiendo una
red de compensación en el espacio de la frecuencia para lograr una
respuesta en frecuencia deseada
4. Lugar geométrico de las raíces: Los parámetros del controlador se
calculan ubicando los polos en lazo cerrado del sistema en lugar
determinado mediante una red de compensación que produceuna
respuesta transitoria deseada
5. Óptimos: el controlador se diseña compensando el sistema hasta lograr
mediante métodos de optimización el error deseado
2

Métodos Manuales Iterativos
Acción

Tiempo de subida
(Tr)

Tiempo de
establecimiento
(Ts)

Máximo
sobrepaso
(Mp)

Estabilidad

Kc n

Más rápido

Poca influencia

Aumenta

Empeora

Tdn

Poca influencia

Másrápido

Disminuye

Mejora

Ti p

Más rápido

Más lento

Aumenta

Empeora

Procedimiento de Ajuste
1. Eliminar toda acción integral y derivativa (Ti = f, Td = 0).
2. Se ajusta el valor proporcional Kc hasta lograr la respuesta deseada,
ignorando el error en régimen permanente
3. Ajustar la ganancia derivativa Td para amortiguar el sobrepaso.
4. Ajustar la ganancia integral Tipara eliminar el error en régimen
permanente.
5. Repetir hasta que la ganancia proporcional Kc sea lo mayor posible.
3

Métodos de Ziegler – Nichols (ZͲN)
• Estos métodos fueron introducidos por sus
autores (J. G. Ziegler y N. B. Nichols) en 1942.
• Es el método más utilizado para sintonizar
reguladores en el control de procesos
• Aunque no resulta en un ajuste óptimo si posee
unsencillo procediendo de ajuste con
relativamente buenos resultados.
Ziegler, J. G. and N. B. Nichols. “Optimum settings for automatic
controllers”. Trans. ASME, 64, 759Ͳ768, 1942
4

Métodos de ZieglerͲNichols
• Método en lazo abierto: los parámetros del regulador se
obtienen analizando la respuesta transitoria ante un
cambio tipo escalón en su entrada. Se tiene la limitante que
el sistema nodebe de tener ni integradores ni polos
complejos conjugados.
• Método en lazo cerrado: los parámetros del controlador se
calculan utilizando un control proporcional en lazo cerrado
y ajustando la ganancia del controlador hasta conseguir un
punto de operación especifico que permite estimar los
parámetros del controlador. Este método también se
conoce en como Método de Oscilación.

5

1erMétodo de Ziegler Ͳ Nichols
Procedimiento
1. En lazo abierto llevar manualmente la planta a un punto de operación
estable.
2. En un tiempo inicial t0 se aplica un cambio tipo escalón a la entrada de la
planta de ѐCV (este cambio debe estar en un rango entre 10% a 20% de
plena escala).

6

1er Método de Ziegler Ͳ Nichols
Procedimiento
3. Se captura el transitorio de la planta hastaque se establezca al
nuevo punto de operación. Esta curva se conoce como la curva de
reacción de proceso.

G (s)
máxima
pendiente

Ke  Ls
Ts  1

4. Se Calcula los parámetros del controlador como se muestra a
continuación:

7

1er Método de Ziegler Ͳ Nichols
• Tabla de Ajuste
a

L 'PV
T 'CV

Controlador

Kc

Ti

P

1/a

PI

0.9/a

3L

PID

1.2/a

2L

KTd

Tp
4L
5.7L

0.5L

3.4L
8

1er Método de Ziegler Ͳ Nichols
• Estructura Resultante del Controlador:
CPID  s 

§
·
1
 Td s ¸
Kc ¨1 
© Ti s
¹

1.2 §
1
·
 0.5Ls ¸
1
¨
a © 2 Ls
¹

• Forma alternativa:
§ 'CV · s  1 / L 
C PID ( s ) 0.6T ¨
¸
s
'PV ¹
©

2

9

1er Método de Ziegler Ͳ Nichols
• Ejemplo de diseño y ajuste

10

1er Método...