Automatización

Control PID

11 diciembre, 2012

Las necesidades de control de procesos dentro del desarrollo de cualquier especialidad dentro de la industria son cada vez más exigentes.

Es necesario disponer de dispositivos de control de posición, velocidad y de cualquier magnitud de proceso como temperatura, presión, caudal…

Tradicionalmente, la supervisión experta o los sistemas electromecánicos autoequilibrados han permitido un cierto nivel de control en los procesos industriales que se han visto totalmente superados por las necesidades de producir con más fiabilidad en menos tiempo.

Partiendo de conceptos elementales un primer sistema de control sería el método de control on-off. Este método se basa en el hecho de alcanzar un valor de consigna de una magnitud a controlar y provocar la conexión o desconexión del dispositivo generador de esa propiedad.

Por ejemplo , al controlar la temperatura de calentamiento de un proceso de secado accionando y apagando el contactor que active el sistema de secado al alcanzar el valor de temperatura deseado.

Existirá una inercia en el comportamiento del proceso que hará que la temperatura buscada oscile alrededor del valor objetivo.

Una mejora sobre este sistema sería incorporar la posibilidad de un control on-off con histéresis. La incorporación de la histéresis permite que las temperaturas de apertura y cierre de circuito de calentamiento sean estén alrededor del punto de consigna, de forma que condigamos compensar la inercia térmica del sistema. Este control nos permite ajustar la precisión del sistema y disminuir las conmutaciones, pero no resulta adecuado para soluciones de consigna que requiera más precisión y variación en el tiempo.

Para mejorar respuesta recurrimos al control proporcional. Este control se basa en la posibilidad de energizar en una cantidad variable proporcional a la diferencia entre el valor actual y el valor objetivo o set point. A esta diferencia se le denomina error.

Para llevar a cabo este tipo de control se requieren dispositivos que aporten el producto o la energía de forma variable. No vale una simple conmutación on-off sino una alimentación gradual, que será proporcional al error.

El control proporcional mejora el comportamiento frente al método on-off, sobre todo ante puntos de consigna variables. Pero presenta un problema que se conoce como error estacionario que es una pequeña diferencia con el valor de consigna sobre la que oscilará el valor alcanzado final.

Para afinar el comportamiento de un control proporcional disponemos de la posibilidad de incorporar el bucle derivativo. Estableciendo de esta forma un control proporcional derivativo (PD). Es un control proporcional al que se le incorpora la posibilidad de incluir la velocidad de cambio de la magnitud a medir, es decir, la derivada mide la velocidad de cambio del error para incorporarlo en la corrección y permitir respuestas más rápidas del sistema.

El control PD permite obtener una señal final muy estable y se adapta rápidamente a los cambios de valor en la magnitud a medir. Sin embargo no consigue corregir totalmente el error estacionario.

Para corregir el error estacionario incorporamos al control proporcional el bucle de control integral. Generando así un control proporcional integral (PI). Gracias al control integral añadido al proporcional, a la salida de control se le añade la acción integral que permite corregir dicha salida teniendo en cuanta la magnitud del error y el tiempo que éste ha permanecido.

Para ello, al control proporcional se le añade un valor “I”, el cual corresponde a la cantidad de veces que aumenta la acción proporcional por segundo. La salida se corrige en una cantidad que corresponde a la integral del error multiplicada por el valor “I”.

Para conseguir la estabilidad del sistema y rapidez de respuesta debemos recurrir a la unión de las dos técnicas para formar la regulación o control Proporcional Integral Derivativo (PID). Este método de control, requiere ajustes para cada proceso y no hay una norma estricta para estandarizar la estabilidad de cualquier sistema. Cada componente del control, Proporcional, derivativo e integral presentan unas variables de funcionamiento que es preciso ajustar en cada caso, pero que permiten llevar el control del proceso a un control de respuesta preciso.

Post publicado por.  Javier Rubio

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