CONTROL
AUTOMATICO – Guía de Prácticas N° 3
Cuestionario
previo
1. A que
se denomina un controlador PID (Control
Proporcional Integral Derivativo)
El controlador PID es una estructura de
control en la que la señal de control del proceso se
expresa en función
del error, e(t)=yref (t) – y(t), según la
expresión estándar:
DondeKp, Ki y Kd corresponden
respectivamente a las constantes Proporcional, Integral y
Derivativa del controlador. La expresión anterior puede
igualmente expresarse como la siguiente función de
transferencia del controlador PID
Desde una perspectiva moderna, un controlador PID es
simplemente un controlador de hasta segundo orden, conteniendo un
integrador.
·
Descubrimientos empíricos demuestran que la
estructura del PID por lo general tiene la suficiente
flexibilidad como para alcanzar excelentes resultados en muchas
aplicaciones.
·
El término básico es el término
proporcional P, que genera una actuación de control
correctivo proporcional al error.
·
El término integral I, genera una
corrección proporcional a la integral del error. Esto nos
asegura que si aplicamos un esfuerzo de control suficiente, el
error de seguimiento se reduce a cero. Sin embargo, la acción
integral también tiene un efecto desestabilizador debido
al corrimiento de fase agregado
·
El término derivativo D, genera una
acción de control proporcional al cambio de
rango del error. Esto tiende a tener un efecto estabilizante pero
por lo general genera actuaciones de control grandes. Tiende dar
más estabilidad al sistema pero
suele generar grandes valores en la
señal de control.
2. Cuando se debe elegir un
controlador PID
El controlador de tipo PID es hoy por hoy el más
empleado en el ámbito industrial (Industria
Moderna) para el control robusto de procesos y es
una pieza clave en el control distribuido. El desarrollo de
estos controladores ha estado muy
ligado a los avances en la electrónica y la microelectrónica.
Así, los más primitivos se fundamentaban en
relés, motores
eléctricos síncronos, sistemas
neumáticos e hidráulicos, etc. Los dispositivos
actuales emplean tecnologías electrónicas y
microprocesadores para implementarlos. Estas
técnicas abaratan costes y tiempo de
diseño.
3.
Cuales son los métodos
para el diseño de un controlador PID
·
El método de
oscilación de Ziegler-Nichols
·
El método de la curva de reacción de
Ziegler-Nichols
·
El método de la curva de reacción de
Cohen-Coon
4.
Expliqué el método de Ziegler y
Nichols
Método de Oscilación o Método de
Respuesta en Frecuencia: este se basa en un lazo de control
solo con ganancia proporcional y de acuerdo a la ganancia
utilizada para que el sistema empiece a oscilar y al periodo de
esas oscilaciones, podamos establecer las ganancias del
controlador PID. Los pasos a seguir son:
·
Cerrar el lazo de control con el controlador en modo
proporcional únicamente.
·
Con la ganancia proporcional Kp a un valor
arbitrario, provocar pequeños cambios bruscos en el punto
de consigna y observar la respuesta del sistema.
·
Aumentar o disminuir Kp hasta conseguir en el paso
anterior que el sistema oscile con una amplitud constante. Anotar
el valor de la ganancia proporcional en ese instante como kc, y
medir el período de la oscilación mantenida
tc.
Método Basado en la Curva Reacción o
Método de Respuesta al Escalón: Este
método se resume en ensayar al sistema a lazo abierto con
un escalón unitario, se calculan algunos
parámetros, como la máxima pendiente de la curva y
el retardo, y con ellos establecemos las ganancias del
controlador PID. Los pasos a seguir son:
· Llevar
manualmente la planta a lazo abierto a un punto de
operación normal manipulando u(t).
Supongamos que la planta se estabiliza en y(t) =
y0 para u(t) =
u0.
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