inicios con el controlador pid


Resumen

Las técnicas de control existentes son múltiples para los procesos en el ámbito de la industria, pero a pesar de ello, la mayoría de su implementación utiliza controladores PID, algunos autores elevan el porcentaje de utilización a un 90%. Esto se denota en que el empleo de este controlador sigue siendo masivo por diversas razones tales como; robustez, fiabilidad, relativasimplicidad, tolerancia a fallos, entre otros.
Desde el descubrimiento por parte de Nicholas Minorsky en el 1922 quien formula la ley de control para reguladores PID la cual utilizamos hasta la actualidad, son muchos los estudios que se han llevado a cabo sobre este regulador. La estructura de un controlador PID es simple, aunque su simpleza es también su debilidad, dado que limita el rango de plantasdonde pueden controlar en forma satisfactoria (existe un grupo de plantas inestables que no pueden estabilizadas con ningún miembro de la familia PID).
El controlador PID, si bien tiene una amplia implantación en la industria, no es utilizado convenientemente en muchas ocasiones. Esto implica que lazos de control, que en principio podrían proporcionar excelentes resultados, funcionen de una formainsatisfactoria. La mayoría de las causas de mal funcionamiento, son:

Ajuste inadecuado de los parámetros del controlador: Un número elevado de los PIDs en la industria han sido sintonizados manualmente, sin la realización de un estudio previo de las características del proceso a controlar. Este tipo de sintonización”manual”, puede proporcionar buenos resultados en función de la experienciadel operador, sobre todo si el control es PI. En caso de requerir el ajuste de tres o más parámetros del controlador, la obtención de un ajuste manual satisfactorio puede resultar una tarea extremadamente difícil que requiere de una gran experiencia por parte del operador. En algunas ocasiones, la falta de conocimientos y experiencia sobre el control PID, se traduce en que el controlador PID seimplante con los parámetros originales de fábrica. Otro motivo importante de mal funcionamiento es la inadecuada elección de los actuadores. Por ejemplo, un mal dimensionamiento, presencia de histéresis, saturaciones, fricciones, etc., pueden estar al origen del pobre comportamiento del sistema.

Los sensores son otro elemento que afectan al comportamiento del sistema. En muchas ocasiones no sefiltra convenientemente el ruido asociado a los mismos. En implementaciones del controlador PID a través de un computador, es importante una buena elección del tiempo de muestreo y consideración de la incorporación o no de filtros”anti-aliasing”.

Es relativamente frecuente el diseño de un controlador PID teniendo en cuenta exclusivamente el seguimiento de la referencia. En el diseño se debeconsiderar no solo el seguimiento de referencia sino también el rechazo de perturbaciones y ruidos en la medida. A continuación se expondrá un breve resumen de controladores PID.


Estructura PID

El controlador PID básico combina las acciones proporcional, derivativa e integral mediante el siguiente algoritmo de control:




Como es bien sabido, el término proporcionalcontribuye a la reducción del error en régimen permanente. Ahora bien, la ganancia requerida para que dicho error se reduzca hasta los niveles deseados con la aplicación de un mero control proporcional puede ser incompatible con las especificaciones de sobre oscilación y estabilidad relativa del sistema. La acción integral tiene un efecto cualitativo sobre el error en régimen permanente, ya que aumentael tipo del sistema y garantiza la anulación de ´este cuando la referencia es de tipo escalón. El término derivativo permite una cierta predicción del futuro error y por tanto juega un papel anticipativo.
La primera decisión en el diseño de un sistema de control PID es la elección del controlador, posteriormente, se ajustaran los parámetros del mismo. A una buena elección de tipo de controlador...