Seleccin del sistema de control

Las tres acciones combinadas PID actan sobre el elemento final de control en la forma

sealada en figura 1.

1. La accin proporcional cambia la posicin del elemento final (vlvula) de control

proporcionalmente a la desviacin de la variable con respecto al punto de consigna.

2. La accin integral mueve el elemento final de control (vlvula) a una velocidad

proporcional a la desviacin con respecto al punto de consigna.

3. La accin derivativa corrige la posicin del elemento final (vlvula) de control

proporcional a la velocidad de cambio de la variable controlada.

Figura 1. Acciones de los parmetros proporcional, integral y derivativo sobre el elemento final

de control

En pocas pasadas la seleccin del sistema de control es usualmente un compromiso entre

calidad del sistema y el coste del mismo, actualmente con los controladores digitales se han

incorporado las tres acciones a un mismo precio, de forma que la seleccin se ha ligado

permanentemente con la controlabilidad del sistema.

Tabla 1. Gua de seleccin de un sistema de control

Criterios de sintonizacin

Mientras el valor de la variable controlada no coincide con el punto de consigna, podemos decir que se

est en una condicin no deseada. Dependiendo del tipo de proceso y de la magnitud de la desviacin,

la situacin puede ser ms o menos tolerable, o totalmente inadmisible o peligrosa. As, por ejemplo, el

rebasamiento de determinado lmite de temperatura en un horno puede producir CRACKING

(fraccionamiento de molculas), COKING (carbonificacion), deformacin o rotura en los tubos entre

otras. En el mejor de los caso deja el producto fuera de especificacin.

Ser necesario, por tanto, definir un criterio que nos permita analizar y calificar las formas de

respuesta transitoria de un sistema controlado, frente a un cambio de carga, una perturbacin o un

cambio del punto de consigna. Despus, para cada proceso en particular habr que definir o precisar el

tipo de respuesta requerido. Posteriormente, mediante ajuste de los parmetros del o de los

controladores implicados, se tratara de optimizar la respuesta del sistema, hasta comprobar que se

satisfacen los requerimientos impuestos. De no ser as, ser preciso modificar la estrategia de control,

rediseando el sistema.

La figura 2 muestra una respuesta transitoria tpica de un sistema controlado al ser sometido a

cambios en el punto de ajuste en escaln (ntese dos escalones de igual magnitud pero en sentido

contrario). La figura 3, presenta la respuesta del mismo proceso frente cambios de carga, tambin en

escaln. En ambos casos se observa una respuesta moderadamente oscilatoria, ya que presenta

oscilaciones amortiguadas, antes de alcanzar el estado estacionario final.

Figura 2. Respuesta tpica de un sistema controlado frente a cambios en el punto de consigna.

Figura 3. Respuesta tpica de un sistema controlado frente a cambios de carga en escaln

En la forma de la curva de respuesta amortiguada, y asumiendo que es debida a un cambio escaln

del punto de consigna, puede distinguirse diversas caractersticas muy importantes:

Sobre impulso mximo: es la relacin entre el valor del primer rebasamiento y el valor final

alcanzado, ambos medidos desde la lnea del valor de salida inicial. En la prctica este pico

implica la posibilidad de rebasar el mximo admisible de la variable controlada.

Tiempo de establecimiento: es el tiempo que tarda la variable controlada en alcanzar y

mantener, de forma definitiva, dentro de una franja determinada en torno al valor final; es

decir, dentro de los mrgenes de desviacin especifica o aceptable, la cual suele expresarse

como un tanto por ciento del escaln aplicado, normalmente 1 o 5%. Es evidente que este

tiempo puede significar, una prdida de produccin, dado que es posible que el producto no se

encuentre dentro de las especificaciones hasta que no se satisfaga la citada condicin.

Normalmente, y como ya se ha dicho con anterioridad, todo intento de acortar el tiempo de

establecimiento ser a costa de aumentar el sobre impulso mximo, lo que obliga a adoptar una

solucin de compromiso, esto es a optimizar la respuesta transitoria.

Tiempo de retardo: es el tiempo que tarda la respuesta en alcanzar el valor de 50% del salto.

Tiempo de sobre impulso: es el tiempo transcurrido en alcanzar el primer pico de rebasamiento.

Error esttico o en estado estacionario: es la desviacin permanente, esto es, la desviacin

existente una vez que se han extinguido las oscilaciones en torno al valor final, en cualquier

caso, una vez ha cesado el fenmeno transitorio inicial.