Fundamentos de Control PID: Proporcional, Integral y Derivativo en Sistemas Industriales

Control Proporcional Integral (PI)

El control PI mantiene la base del control proporcional, pero añade a la salida la acción integral. Esta acción corrige el sistema tomando en cuenta la magnitud del error y el tiempo que este ha permanecido; para ello, se programa en el control una constante integral (I).

Manual Reset y Constante Integral (I)

• Manual Reset: Es una técnica para eliminar el error estacionario. Su limitación radica en que solo es efectiva mientras el sistema mantenga las mismas características operativas que tenía al momento del ajuste.
• Constante Integral (I): Se define formalmente como "la cantidad de veces que aumenta la acción proporcional por segundo". La salida se corrige en una cantidad equivalente a la integral del error multiplicada por I.

La constante I debe ser grande en sistemas que reaccionan rápidamente y pequeña para sistemas lentos con alta inercia.

Control Proporcional Integral Derivativo (PID)

Es un controlador que integra simultáneamente la acción proporcional, la acción derivativa y la acción integral superpuestas. Existe un conjunto único de valores para la banda proporcional (Pb), la acción derivativa (D) y la acción integral (I) que permiten alcanzar el rendimiento óptimo del sistema.

Comportamiento del Sistema

Comportamiento Inestable

Ocurre cuando, tras un tiempo razonable de funcionamiento y sin perturbaciones externas, la temperatura permanece fluctuando de forma oscilatoria, ya sea con un período regular o errático.

Comportamiento Estable

Se presenta cuando la temperatura se mantiene en un valor constante mientras no existan perturbaciones externas. Se distinguen tres tipos de comportamientos:

• Sistema sobre-amortiguado: Posee una velocidad de respuesta lenta. Tras una perturbación, el sistema puede tardar en volver al Set Point (SP), pero su ventaja es una alta estabilidad, evitando comportamientos oscilatorios indeseables.
• Modo sub-amortiguado: Presenta una velocidad de respuesta muy eficiente, aunque pueden ocurrir varias oscilaciones de cierta amplitud antes de que la temperatura alcance un valor estable.
• Amortiguamiento crítico: Representa la condición ideal donde se alcanzan los valores óptimos de los parámetros Pb, D e I. En este estado, el sistema es altamente estable y logra la mejor velocidad de respuesta posible.