INTRODUCCION
controladores INTRODUCCIONACCIONES BSICAS DE CONTROLSe dice que
un sistema se encuentra controlado si cumple con 3 parmetros
bsicos:ESTABILIDAD (Mp)EXACTITUD (Ess)VELOCIDAD DE RESUESTA
(Ts)Para realizar la accin de control por medio de un controlador
se pueden utilizar controles clsicos de los cuales se derivan todas
las tcnicas de control moderno
CONTROL PROPORCIONAL (P)Consiste en el producto entre la seal de
error y una constante proporcional denominada Kp; existiendo un
valor limite de dicha constante en el cual el sistema presenta
sobre oscilaciones y puede caer en la inestabilidad; esta accin de
control tiene efecto sobre el control transitorio de la respuesta
temporal del sistema denotndose que a mayor ganancia de Kp existe
mayor actuacin sobre el actuador en consecuencia el sistema
evoluciona mas rpidamente pero con una mayor sobre oscilacin sin
anular los errores en rgimen permanente.
CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL (PI)Es la combinacin del control
proporcional e integral para encontrar un compromiso satisfactorio
entre la respuesta transitoria y permanente del sistema.Este
controlador presenta una seal de control proporcional al error y a
su integral; este tipo de controlador mejora el rgimen
permanenteCaractersticas:Decremento del tiempo de subidaIncremento
de sobre impulso y el tiempo de estabilizacin Decremento el error
en estado estacionario pero empeora la respuesta en el rgimen
transitorio CONTROL PROPORCIONAL DERIVATIVO (PD)Este control
presenta una seal proporcional al error y a su derivada; posee
problemas con ruidos o interferencias pero tiene la ventaja de que
disminuye la sobre oscilacin de la parte proporcional por el efecto
anticipativo de la accin derivativa.Caractersticas: Reduce el sobre
impulso Reduce el tiempo de estabilizacin Incremente la estabilidad
del sistema mejorando la respuesta de sistemaCONTROL PROPORCIONAL
INTEGRAL DERIVATIVO (PID)Este controlador posee una seal de control
proporcional a la integral y su derivada en donde la parte
proporcional determina la reaccin del valor actual del error, la
parte integral genera una correccin proporcional a la integral de
control y la parte derivativa la reaccin del tiempo en el que el
error se produce.La suma de estas 3 acciones da como resultado la
accin de control PID; no siempre en un sistema indispensable
implementar un control PID, a veces se puede solventar el
requerimiento aplicando nicamente algunos controladores
anteriormente analizados.
METODOS DE SINTONIZACION El funcionamiento del controladro PID
se basa en la obtencin de las constantes Kp, Kd y Ki mediante
varios procesos siendo uno de ellos el mtodo experimental de
Ziegler Nichols; los valores determinados tericamente siempre
necesitan un ajuste para llega a cumplir con los requerimientos
funcionales solicitados; este ajuste se lo realiza intuitivamente
basado en la modificacin de la respuesta temporal del sistema con
cada una de las acciones por separado, a este procedimiento se lo
denomina sintonizacin Es as que si Kp aumenta Ts disminuye Mp
aumenta y Ess se conservaSi Ki disminuye(Ti aumenta), Mp disminuye,
Tss aumenta y Ess variaSi Kd aumenta(Td aumenta) Ts se mantine o
disminuye, Mp disminuye y Ess se mantine Por recomendacin general
Ti>Td
TIPO DE
CONTROLADORKpTiTdPT/L0PI(0,9*T)/LL/0,30PID(1,2*T)/L2*L0,5*LESQUEMAS
ELECTRNICOS DE CONTROLADORES
Controlador PEl diseo electrnico de este tipo de controlador
afecta el desempeo de un sistema de control. En la implementacin de
un circuito puede necesitar de un capacitor muy grande.
Considerar el voltaje de utilizacin de los elementos
electrnicos.
Controlador PIEl modo de control integral tiene como propsito
disminuir y eliminar el error en estado estacionario provocado por
el modo proporcional
El capacitor C esta conectado entre la entrada inversora y la
salida. De esta forma, la tensin en la terminales del capacitor es
adems la tensin de salida. Y considerar el valor del capacitor para
las frecuencias utilizadas.
Controlador PDEl controlador derivativo se opone a desviaciones
de la seal de entrada, con una respuesta que es proporcional a la
rapidez con que se producen stas.
El regulador diferencial tampoco acta exclusivamente, si no que
siempre lleva asociada la actuacin de un regulador proporcional (y
por eso hablamos de regulador PD), la salida del bloque de control
responde a la siguiente ecuacin:
Kp y Td son parmetros ajustables del sistema. A Td es llamado
tiempo derivativo y es una medida de la rapidez con que un
controlador PD compensa un cambio en la variable regulada,
comparado con un controlador P puro.Que en el dominio de Laplace,
ser:
VentajasLa ventaja de este tipo de controlador es que aumenta la
velocidad de respuesta del sistema de control. Al actuar
conjuntamente con un controlador proporcional las caractersticas de
un controlador derivativo, provocan una apreciable mejora de la
velocidad de respuesta del sistema, aunque pierde precisin en la
salida (durante el tiempo de funcionamiento del control
derivativo).EjemploDurante la conduccin de un automvil, cuando los
ojos (sensores/transductores) detectan la aparicin de un obstculo
imprevisto en la carretera, o algn vehculo que invade parcialmente
nuestra calzada, de forma intuitiva, el cerebro (controlador) enva
una respuesta instantnea a las piernas y brazos (actuadores), al
objeto de corregir la velocidad y direccin de nuestro vehculo y as
evitar el choque. Al ser muy pequeo el tiempo de actuacin, el
cerebro tiene que actuar muy rpidamente (control derivativo), por
lo que la precisin de la maniobra es muy escasa, lo que provocar
que bruscos movimientos oscilatorios, (inestabilidad en el sistema)
pudiendo ser causa un accidente de trfico.
El controlador PD, es en escencia un control anticipativo , ya
que de(t)/dt representa la pendiente del error e(t). Es decir, al
conocer la pendiente, el controlador puede emplearla para anticipar
la direccin del error y controlar mejor el procesoESQUEMA
ELECTRNICO DEL pd
Controlador PIDEs un sistema de regulacin que trata de
aprovechar las ventajas de cada uno de los controladores de
acciones bsicas, de manera, que si la seal de error vara lentamente
en el tiempo, predomina la accin proporcional e integral y,
mientras que si la seal de error vara rpidamente, predomina la
accin derivativa. Tiene la ventaja de ofrecer una respuesta muy
rpida y una compensacin de la seal de error inmediata en el caso de
perturbaciones. Presenta el inconveniente de que este sistema es
muy propenso a oscilar y los ajustes de los parmetros son mucho ms
difciles de realizar.ESQUEMA ELECTRNICO DEL pid
CRITERIOS DE SELECCIN DE UN CONTROLADORPara la seleccin correcta
de un controlador se debe tomar en cuenta parmetros de diseo as
tambin como ciertas condiciones bajo el cual se requiere el
desempeo del sistema.
Parmetros fsicos intervienen tambin en al implementacin
Controlador proporcional.
Se usa cuando el error en rgimen permanente de un sistema es
tolerable.Produce inestabilidad con ganancias altas.
Controlador PD.
Reduce notablemente el tiempo de respuesta mientras se mantiene
un grado de estabilidad aceptable.Decrementa el sobre impulso(Mp),
el tiempo de levantamiento(tr), y el tiempo de asentamiento o
establecimiento (ts)La accin derivativa es sensible al ruido debido
a que a altas frecuencias tiene una ganancia elevada.
Controlador PI
Cuando el error del sistema es inaceptable y su dinmica es
rpida.Elimina el error en rgimen permanente.Empeora la estabilidad
relativa aumentando el sobre impulso.Hace que la respuesta sea ms
lenta, aumentando el tiempo de levantamiento y el tiempo de
establecimiento.
Controlador PID
Se lo utiliza en procesos lentos.Combina todas las ventajas de
los controladores P, D, I. Aumenta la estabilidad con la parte
derivativa, y proporcional, la rapidez de respuesta con la parte
derivativa y da ms exactitud con la parte integral.
Aplicaciones Temperatura (Aire acondicionado, Calentadores,
Refrigeradores, etc.)Nivel (Nivel en tanques de lquidos como agua,
lcteos, mezclas, crudo, etc.)Presin (para mantener una presin
predeterminada en tanques, tubos, recipientes, etc.)Flujo
(mantienen la cantidad de flujo dentro de una lnea o tubo)
Ejemplo:
