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Unidad I: Simulación deProcesos Industriales

Ajuste de Controladores

César Álvarez

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PID Clásico

El controlador PID es ampliamenteutilizado en la industria

moderna,controlandoalrrededor de un 95% de losprocesos industriales en lazo cerrado.

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Estructura Clásica Controlador PID

P I D

m(t) = Kc

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 Ajuste (Sintonía) de controladores

PID

Ajuste empírico

Ajuste con técnicas basadas en modelo.

Ajuste o sintonía empíricaLos métodos clásicos son 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

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Ziegler-Nichols Lazo cerrado

Método de oscilación permanente

Las reglas que se proponen son para la estructura PIDestándar.1.- Sistema en lazo cerrado2.- Controlador en modo Automático y acción Proporcional3.- Ingresar Kc

4.- Aplicar cambio escalón en la referencia.5.- Oscilación permanente?

No

Si Registrar Kc y Pc y obtenerparámetros del controlador desdeTabla Ziegler- Nichols

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TABLA ZIEGLER- NICHOLS

Kc Ti Td

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Ziegler-Nichols Lazo cerrado

Método de oscilación 4:1

1.- Sistema en lazo cerrado2.- Controlador en modo Automático y

acción Proporcional

3.- Ingresar Kc4.- Aplicar cambio escalón en la referencia.5.- Oscilación 4:1?

No

Si Kc=2K4:1 Pc=P4:1 Tabla Z-N

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Método de la curva de reacción de

Ziegler-Nichols(Lazo Abierto)

1. Llevar manualmente la planta a lazoabierto a un punto de operaciónmanipulando u(t ). Supongamos que la

planta se estabiliza en y (t ) = y 0 parau(t ) = u0.

2. En t 0 se aplica un cambio escalón en laentrada

3. Registrar la respuesta hasta que seestabilice en el nuevo punto deoperación

4. Calcular los parámetrosindicados.Ingresar a la tabla Z-N lazo

abierto

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Tabla Ziegler- Nichols (Lazo abierto)

Kc Ti Td

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Método de la curva de reacción de Cohen-Coon

Kc Ti Td

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El sistema a controlar 

Para comenzar abordaremos elproblema del control de un sistema

simple de primer orden con retardo,definido por la función de transferencia.

donde k representa la ganancia estática del sistema, t es suconstante de tiempo y L es el retardo del mismo.

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Procedimiento

Comenzar viendo la respuesta delsistema a lazo abierto ante una

entrada en escalón …para un sistema con los siguientes

parámetros: k = 2 , t = 0.5[s] yL=0.8 [s]

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Procedimiento

Construir la estructura del PIDpartiendo de bloques elementales

de SIMULINK del siguiente modo

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Procedimiento

A partir de la respuesta a lazoabierto del sistema, calcular los

controladores P, PI y PID apropiadospara el sistema. (Utilizar métodoZiegler-Nichols, Lazo Abierto)

También probar con el bloque PIDde Simulink

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Procedimiento

Agregar perturbación a la salida delsistema

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Procedimiento

En cada simulación observar índicesde comportamiento relevantes del

sistema: MP o Sp; Ts; Tr; Tp

Registrar conclusiones y gráficasrelevantes.

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Procedimiento

Continuar con Cohen-Coon yobtener nuevos parámetros.

Modificar los parámetros de cadacontrolador para un ajuste fino de larespuesta anotando la influencia delaumento o disminución de cadaparámetro en la respuestatemporal.

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Procedimiento

En cada simulación observar índicesde comportamiento relevantes del

sistema: MP o Sp; Ts; Tr; Tp

Registrar conclusiones y gráficasrelevantes.