PID indirecto

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE
CONTROLADORES MEDIANTE MÉTODOS
INDIRECTO Y DIRECTO PARA UN SISTEMA
DE CONTROL DE NIVEL DE TANQUE.
Woudson Suárez1 .
CC. No. 1.016.014.240 Bogotá.
Especialización en Instrumentación y Control Industrial, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad de los Llanos.
Villavicencio, Colombia. Mayo 2013.
1 wn.suarez@gmail.com

Resumen—Este documento se hizo con elfin de analizar,
observar y comprender dos métodos de diseño de controladores
convencionales en tiempo continuo y discreto a partir de un
ejercicio propuesto, se presentan de forma teórica y experimental
modelos matemáticos que describen el comportamiento de los
controladores desarrollados, así como también se usa herramientas computacionales como Matlab y Simulink®©, version R2009a.
Para talfin se ha tomado como objeto de estudio un sistema
de control electrónico análogo para el nivel de un tanque de
altura máxima 10 [m], el cual lo compone una electro-válvula
de entrada, una electro-válvula de salida y un sensor de nivel de
salida. La bomba que permite la alimentación de agua al tanque
es de caudal variable, lo que implica que se pueden cambiar su
caudal según lo determine elsistema de control.
Index Terms—Diseño de controladores, tiempo continuo y
discreto, modelos lineales y no lineales, serie de Taylor método
indirecto y directo, PID, polos dominantes, función de transferencia, ecuaciones diferenciales.

I.

INTRODUCCIÓN

l control automático ha desempeñado una función vital
en el avance de la ingeniería y la ciencia, tanto así que
desempeña una parteimportante e integral de los procesos modernos industriales y de manufactura. Por ejemplo, es esencial
en las operaciones industriales como el control de presión,
temperatura, humedad, viscosidad y flujo en las industrias de
proceso.
Es indispensable para el control automático representar
de forma matemática un sistema, ya sea algebraicamente o
mediante ecuaciones diferenciales, de tal manera quese pueda
describir el comportamiento del sistema que se quiere estudiar
en todo el espacio de tiempo. Un sistema que mantiene una
relación prescrita entre la salida y la entrada de referencia,
comparándolas y usando la diferencia como medio de control,
se denomina sistema de control realimentado o en lazo cerrado. Un ejemplo sería el sistema de control de temperatura de
una habitación,midiendo la temperatura real y comparándola
con la temperatura de referencia (la temperatura deseada), el
termostato activa o desactiva el equipo de calefacción o de

É

enfriamiento para asegurar que la temperatura de la habitación
se conserve en un nivel cómodo sin considerar las condiciones
externas.
Este documento presenta en apartardos siguientes un breve
descripción de marco teórico,luego se presenta modelos
lineales en puntos de operación determinados para dar lugar
al desarrollo teórico-experimental de los controladores deseados. Finalmente se presenta las conclusiones objeto de este
documento.
II. MARCO TEÓRICO
Un sistema de control en lazo cerrado, se alimenta al
controlador la señal de error de actuación, que es la diferencia
entre la señal de entrada y la señal derealimentación (que
puede ser la señal de salida misma o una función de la señal de
salida y sus derivadas y/o integrales), a fin de reducir el error y
llevar la salida del sistema a un valor conveniente. El término
control en lazo cerrado siempre implica el uso de una acción de
control realimentado para reducir el error del sistema. Por otra
parte los sistemas en los cuales la salida noafecta la acción
de control se denominan sistemas de control en lazo abierto es
decir, no se mide la salida ni se realimenta para compararla con
la entrada. Una ventaja del sistema de control en lazo cerrado
es que el uso de la realimentación vuelve la respuesta del
sistema relativamente insensible a las perturbaciones externas
y a las variaciones internas en los parámetros del sistema....