Download - TC 6 1 Controlador PID
UNEXPODEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICASECCIÓN DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
TEORIA DE CONTROL
Prof. Saturno Sarmiento
ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID DEFINICIÓN: Es un algoritmo de control que está compuesto por tres
términos, es decir, por el término Proporcional (P), por el término Integral (I) y por el término Derivativo (D). También se le conoce como el controlador de los tres términos: P, I y D.
El algoritmo de control PID - Proporcional, Integral, Derivativo - es el de más uso en la industria, y esto en sí mismo es una razón fundamental para estudiarlo, conocer bien sus parámetros, saber en qué situaciones debe aplicarse, entender bien su funcionamiento y saber diferentes metodologías de entonación de sus constantes.
El controlador es el dispositivo que lleva a cabo la Operación de Decisión en el Sistema de Control. Para llevar a cabo esta operación el controlador hace lo siguiente: a.) Compara la señal del proceso que este recibe desde el sensor-transmisor (la variable controlada) con la referencia. La referencia es el valor deseado de la señal de proceso. b.) En base a los resultados de la comparación hecha y en base a un determinado algoritmo, envía una señal de salida apropiada a la válvula, o a cualquier otro elemento final de control, en orden para mantener la variable controlada en su valor deseado.
ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID - CONT
( ) ( )IC P D
KU s K K S E s
S
1( ) 1 ( )C C D
I
U s K T S E sT S
C
II
KK
T
D C DK K T( )
( ) ( ) ( )C C P I D
de tu t u K e t K e t dt K
dt
1 ( )( ) ( ) ( )C C C D
I
de tu t u K e t e t dt T
T dt
P CK K
ESTRUCTURA TÍPICA DE UN SISTEMA DE CONTROL PID
( )cu t+
++
EQUIPO REAL CONTROLADOR PID CONTINUO
( )CU s
CONTROLADOR PID REAL HECHO CON OPAM
EQUIPO REAL CONTROLADOR PID DIGITAL
CONTROLADOR PID INDUSTRIAL HECHO CON μP.MODELO SIPART DR20 DE LA FIRMA SIEMENS
VISTA FRONTAL
EQUIPO REAL CONTROLADOR PID DIGITAL - CONT
CONTROLADOR PID INDUSTRIAL HECHO CON μP.MODELO SIPART DR20 DE LA FIRMA SIEMENS
VISTA POSTERIOR
EQUIPO REAL CONTROLADOR PD CONTINUO - MECANICO
REALIZACIÓN FÍSICA DE UN CONTROLADOR PD IDEAL
REALIZACIÓN FÍSICA DE UN CONTROLADOR PI IDEAL
REALIZACIÓN FÍSICA DE UN CONTROLADOR PID IDEAL
Inversor (-1)
Control PID con derivada en la señal de salida. El término derivativo se ha sustituido por un modelo de primer orden con retardo.
ALGORITMO REAL DE CONTROL CONTINUO PID - CONT
( )cu t
1
N
Modelo de la Planta
( )cu t
“N” debe ser un número muy grande, tanto como
sea posible. Si se designa α como el
inverso de “N” se tiene un rango de trabajo que
nos puede ayudar a encontrar “N”
++e(t)
INFLUENCIA DE “N” EN LA RESPUESTA Y EN EL ERROR
ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID - CONT
1
1
1
P
I
D
K
T
T
COMPARACIÓN DE LA RESPUESTA TEMPORAL CUANDO EL TÉRMINO DERIVATIVO ESTÁ EN LA TRAYECTORIA DIRECTA Y CUANDO ESTE RECIBE COMO ENTRADA LA SEÑAL DE SALIDA y(t).
ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID - CONT
Término derivativo que recibe como entrada a y(t)
Término derivativo en la trayectoria directa. Se deriva el error e(t)
RESPUESTA DEL SISTEMA ANTE EL ESCALÓN UNITARIO CON CONTROLADOR tipo “P”
ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID - CONT
EN SISTEMAS DE ALTO ORDEN ESTABLES,
CUANDO KP AUMENTA INDISCRIMINADAMENTE
PUEDE HACER EL SISTEMA INESTABLE
RESPUESTA DEL SISTEMA ANTE EL ESCALÓN UNITARIO CON CONTROLADOR PI Y PID
ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID - CONT
ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
FORMULA DEL ALGORITMO PID
ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
DEFINICIÓN DE SINTONÍA DE PARÁMETROS:
Consiste en el proceso llevado a cabo para ajustar los parámetros de un controlador.
Para un Controlador PID se trata del proceso realizado para ajustar los parámetros Kc (KP), TI (KI), TD (KD) y obtener los mejores valores de estos.
ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID - CONT ORIGINAL ZIEGLER - NICHOLS
TABLA DE ENTONACIÓN
Eje Imaginario
Eje real
Respuesta temporal Gráfica de Nyquist
Para la respuesta temporal Para la respuesta en frecuenciaTipo de Controlador
( ) MODELO DE BAJO ORDEN1
LSKeG s
TS
TABLAS DE ENTONACIÓN PARA ALGORITMO DE CONTROL PID USANDO
LA PRUEBA DE LAZO ABIERTO
“CURVA DE REACCIÓN DEL PROCESO”
TABLA DE ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
TABLA DE ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
LOS PARÁMETROS DE ESTA TABLA SE OBTIENEN DE LA PRUEBA DE LAZO ABIERTO
TABLA DE ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
LOS PARÁMETROS DE ESTA TABLA SE OBTIENEN DE LA PRUEBA DE LAZO ABIERTO
TABLA DE ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
LOS PARÁMETROS DE ESTA TABLA SE OBTIENEN DE LA PRUEBA DE LAZO ABIERTO
TABLA DE ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
LOS PARÁMETROS DE ESTA TABLA SE OBTIENEN DE LA PRUEBA DE LAZO ABIERTO
TABLAS DE ENTONACIÓN PARA ALGORITMO DE CONTROL PID USANDO LA PRUEBA DE LAZO
CERRADO
TABLA DE ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
TABLA DE ENTONACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL CONTINUO PID
ESTAS TABLAS RESPONDEN MUY
BIEN ANTE CAMBIOS EN LAS
PERTURBACIONES
TODAS LAS TABLAS ANTERIORES
GARANTIZAN UNA RAZÓN DE
DECAIMIENTO (RDC) DE UN CUARTO:
1
4D C
RAZÓN DE DECAIMIENTO DE UN CUARTO RESPUESTA TEMPORAL CON CONTROLADOR