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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