Guía de controladores de procesos industriales

Guía Unidad Desconocida

• Acción del controlador:

  • Acción directa. La salida es alta si el error es menor que cero, y es baja si es mayor que cero.

  • Acción inversa: Actúa de forma contraria

Modo de control Todo-Nada

• Control Todo-Nada (ON-OFF): La salida del controlador y tiene dos posibles valores HIGH o LOW.

• Respuesta del controlador Todo-Nada: La salida del proceso estará continuamente oscilando alrededor del punto de consigna (PC). Las desviaciones alrededor del punto de sistema dependen de la capacidad de almacenamiento de energía del proceso (más capacidad, más desviación). Estos controladores son aplicables para procesos de temperatura, presión de tanque o nivel de depósito.

• Con zona muerta o histéresis: Alrededor de PC se presenta histéresis en la que el regulador se comporta de forma diferente. Se establece histéresis en un controlador siempre y cuando la oscilación de la salida pase por el PC. Se evita una frecuencia alta de apertura y el apagado del sistema que puede llegar a dañar elementos mecánicos.

Modo de control Proporcional

• Controlador Proporcional: La salida es proporcional a la señal de error.

K es la ganancia del controlador, K0 es la salida del controlador cuando el error es cero. K0=0.5 del valor máximo de la salida del controlador.

Si M, PC, y y son porcentajes, la ecuación queda:

BP = Banda proporcional. Por ejemplo, si un controlador tiene BP = 10%, dice que cuando la medida cambie un 10% alrededor del PC, la salida cambiará de estado (válvula ON a OFF).

• Desviación permanente (offset): significa que el controlador mantendrá la medida a un valor diferente del PC. Es una característica indeseable de controlador proporcional.

  • Para conseguir un error muy pequeño, se debe ajustar la ganancia del controlador a un valor muy elevado, o la BP a un porcentaje pequeño.

• Estabilidad:

  • Un BP muy pequeño supone convertir el controlador en uno de tipo todo-nada, por lo que si el proceso no tiene elementos almacenadores de energía, se convierte en inestable.

  • Para disminuir la oscilación de la salida, se aumenta el BP hasta que desaparezca la oscilación. Si la BP resulta ser muy alta, entonces se determina que el controlador proporcional no es apto para el proceso.

• Se aplica en procesos en los que la variación de y produzca una variación de M menor, el tiempo muerto es pequeño, y la constante de tiempo es elevada. (No entiendo esta parte muy bien, así que les sugiero leer más sobre esto)

Acción de Control Integral

• Controlador con acción integral: La salida es proporcional a la integral en el tiempo de la señal de error.

Ti es el tiempo integral y cuanto menor sea, mayor será el efecto de la acción integral.

• La salida del controlador varía a una velocidad que es proporcional al error.

• La acción integral aislada no se utiliza generalmente, se usa en conjunto con acción proporcional.

Acción Control Proporcional-Integral

• Controlador proporcional-integral: La salida del controlador responde a la siguiente ecuación:

La acción integral equivale a un reajuste de offset automático.

Tr es el tiempo de reajuste, osea el tiempo que debe transcurrir para que la salida del controlador por acción integral se iguale a la salida por acción proporcional (Unidad de tiempo/repeticiones).

Su relación con BP y Ti es la siguiente:

Acción de Control Derivativo

• Regulador con acción derivativa: La salida del controlador es proporcional a la derivada con respecto al tiempo de la señal de error.

Td se le denomina tiempo derivator. Y cuanto mayor sea, mayor efecto de acción derivativa tendrá.

La acción derivativa tiene efecto anticipativo (tiende a corregir el error en el momento en que se detecta que éste tiende a cambiar)

Si la medida que se tomará va a tener ruido, no se recomienda usar la acción derivativa.

Acción de Control Proporcional Derivativo

• Controlador proporcional derivativo:

Ta se conoce como tiempo de avance, y es el tiempo que el efecto proporcional igual al derivativo cuando el error varía linealmente. Su relación con Td y BP es:

Acción de Control PID

• Controlador PID