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Universidad de Cuenca
Facultad de Ingenieria.
José López Molina, Juan Fajardo Reinoso.

Análisis, Diseño y Tecnología de un Sistema de Control PID.
I. Introducción.
Con sus tres términos la funcionalidad que cubre el tratamiento tanto a respuestas transitorias y de estado estacionario, proporcional- integral-derivativo (PID) ofrece la solución más eficaz para muchos problemas de controldel mundo real. Con los avances en la tecnología digital, la ciencia de control automático ofrece ahora un amplio espectro de opciones para los esquemas de control. Sin embargo, más de 90% de los controladores industriales implementados se basan en algoritmos PID.Su amplia aplicación ha estimulado y sostenido el desarrollo de diversas técnicas de ajuste del PID y sofisticados paquetes de softwarey módulos de hardware. El éxito y la longevidad de los controladores PID se caracterizaron en un reciente taller de IFAC, donde más de 90 trabajos dedicados a la investigación PID fueron presentados. Con gran parte de la investigación académica en esta área madurando y entrar en la región de "disminuir devoluciones, "la tendencia actual en la investigación y el desarrollo (I + D) de la tecnologíaPID parece centrarse en la integración de métodos disponibles en la forma de software con el fin de obtener el mejor fuera control PID . Este trabajo trata de ofrecer una visión general de la moderna PID tecnología, incluyendo paquetes de software comerciales PID, Módulos PID de hardware y patentadas reglas de sintonización PID.
II. Tres términos de funcionalidad, funcionamiento y sintonizaciónPID.
Un controlador PID estándar también se conoce como el controlador de "tres términos" cuya función de transferencia es generalmente escrito en la "forma paralela" dado por (1) o la "forma ideal" dado por (2)
(1)
+ +) (2)
Kp es la ganancia Proporcional, Ki es la ganancia Integral, Kd es la ganancia derivativa ;de la misma manera ,Ti,Td , son los tiemposintegral y derivativos respectivamente. Las funcionalidades de estas ganancias se pueden discutir a continuación.
El término proporcional, tiene una acción de control global proporcional a la señal con un factor de ganancia pasa-todo.
El termino integral , proporciona la reducción de errores de estado estacionario a través de una baja frecuencia de compensación por un integrador.
El terminoderivador, mejora la respuesta transitoria de alta frecuencia a través de una compensación por un diferenciador.
Los efectos individuales de estos tres términos en el desempeño a lazo cerrado se resumen en la Tabla I. Note que esta tabla sirve como una primera guía para la estabilidad en lazo abierto sólo de las plantas.

Tabla I: Efectos de Controladores P,I,D
Estructura en Serie
Un controladorPID puede realizarse también en "en serie" si los dos ceros son reales, esto es si ,en este caso (2) puede ser implementado como la cascada de un controlador PI con un PD
+)(+ (3)
(4)
Efectos de los Términos Integrales en la Estabilidad:
Si en las ecuaciones (2) o (3) se puede ver que agregar un termino integral al termino proporcional puro se incrementa laganacia en :
= (5)
El retardo de fase incrementara al mismo tiempo como:
(6)
Por lo tanto, tanto el margen de ganancia de estabilidad (GM) y margen de fase (PM) se reducirá, es decir, el sistema de bucle cerrado será más oscilatorio o potencialmente inestable.
Integrador de Acción Integral y Remedios
Si un actuador que se da cuenta de la acción de controltiene un límite de alcance efectivo, entonces el integrador puede saturarse y la corrección a futuro será ignorada hasta que la saturación sea un offset. Esto provoca oscilaciones de baja frecuencia y puede conducir a la inestabilidad. Una medida habitual tomado para contrarrestar este efecto es la "anti-windup" Esto se realiza por interno con una realimentación negativa de alguna cantidad en...