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Control PID avanzado

Autor: Pearson Educación
Curso:
9,50/10 (2 opiniones) |1175 alumnos|Fecha publicación: 21/10/2010
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Capítulo 1:

 PID. Introducción

La idea de la realimentación es engañosamente simple y sin embargo extremadamente potente. La realimentación puede reducir los efectos de las perturbaciones, puede hacer que un sistema sea insensible a las variaciones del proceso y puede lograr que un sistema siga fielmente a sus señales de entrada. La realimentación ha tenido también una influencia profunda sobre la tecnología. La aplicación del principio de realimentación ha producido grandes avances en los campos del control, comunicación e instrumentación. Muchas patentes han sido concedidas a esta idea.

El controlador PID es una implementación simple de la idea de realimentación.

Tiene la capacidad de eliminar errores en estado estacionario mediante la acción integral, y puede anticipar el futuro con la acción derivativa. Los controladores PID, o incluso los controladores PI, son suficientes para muchos problemas de control, particularmente cuando las dinámicas del proceso son benignas y los requisitos de comportamiento son modestos. Los controladores PID se encuentran en un gran número en todas las industrias y se presentan de muchas formas diferentes. Hay sistemas integrados en un dispositivo aptos para uno o unos pocos lazos de control. El controlador PID es un elemento clave de los sistemas para control de motores. El controlador PID es un ingrediente importante de los sistemas distribuidos para control de procesos. Los controladores están también embebidos en muchos sistemas de control de propósito especial. Se encuentran en sistemas tan diversos como los reproductores de CD y DVD, el control de velocidad de los coches, y los microscopios de fuerza atómica. En control de procesos, más del 95 por ciento de los lazos de control son del tipo PID; la mayoría de los lazos son realmente control PI. Muchas características útiles del control PID no han sido ampliamente diseminadas porque han sido consideradas secretos comerciales. Ejemplos típicos son las técnicas para conmutación de modos y la desaturación del término integral (anti windup).

El control PID se combina a menudo con cierta capacidad lógica, funciones secuenciales, selectores y bloques de funciones sencillos para construir así los complicados sistemas de automatización utilizados en la producción de energía, transporte y procesos de fabricación. Muchas estrategias de control sofisticadas, tales como el control predictivo, se organizan también jerárquicamente. El control PID se emplea en el nivel inferior de la jerarquía; el controlador multivariable da los puntos de consigna a los controladores en el nivel inferior. Se puede decir pues que el controlador PID es el _pan y mantequilla_ de la ingeniería de control.

Es un componente importante en la caja de herramientas de todo ingeniero de control.

Los controladores PID han sobrevivido a muchos cambios de tecnología, que van desde la neumática a los microprocesadores pasando por los tubos de vacío, los transistores, y los circuitos integrados. El microprocesador ha tenido una influencia crucial sobre el controlador PID. Prácticamente todos los controladores PID fabricados hoy día se basan en microprocesadores. Esto ha creado oportunidades para proporcionar características adicionales tales como sintonía automática, planificación de ganancia, adaptación continua y diagnóstico. La mayoría de los nuevos controladores PID que se producen en la actualidad tienen alguna capacidad para la sintonía automática. Sintonía y adaptación se pueden hacer de muchas formas diferentes. El controlador PID se ha convertido de hecho en un banco de pruebas para muchas nuevas ideas en control. Ha habido también un renacimiento de la implementación analógica en sistemas micro-mecánicos ya que requieren menos superficie de silicio que las realizaciones digitales. El controlador PID se realiza también utilizando FPGA (field programmable gate arrays) en aplicaciones donde se precisa una acción de control muy rápida.

Un gran número de ingenieros de instrumentación y proceso están familiarizados con el control PID. Hay una práctica bien establecida de instalar, sintonizar y utilizar estos controladores. A pesar de esto existe aún un potencial sustancial para mejorar el control PID. Una prueba de esto se puede encontrar en las salas de control de cualquier industria. Muchos controladores se ponen en modo manual, y entre los controladores que están operando en modo automático, la acción derivativa se desconecta frecuentemente por la simple razón de que es difícil de sintonizar adecuadamente. Las razones claves para un pobre comportamiento son problemas en la válvula y los sensores del equipo, restricciones en el proceso y una mala sintonía. Los problemas de la válvula incluyen un dimensionamiento inadecuado, histéresis y fricción. Los problemas en la medida se deben a utilizar un filtro anti aliasing mal diseñado o incluso a no emplearlo; a una excesiva acción de filtrado en sensores _inteligentes_, a la existencia de mucho ruido, o a una mala calibración. Es posible conseguir mejoras sustanciales. El incentivo para seguir progresando se incrementa por las demandas de mejora en la calidad, que se impone por estándares tales como ISO 9000. Entendimiento y comprensión son los elementos claves para un comportamiento óptimo del lazo de control. Se requiere un conocimiento específico del proceso así como del control PID.

Basándonos en nuestra experiencia creemos que está emergiendo una nueva era del control PID. Este libro tendrá en cuenta el desarrollo realizado, evaluará su potencial, e intentará acelerarlo al compartir nuestras experiencias en este excitante y útil campo del control automático. El objetivo del libro es proporcionar el fundamento técnico necesario para comprender el control PID.

Nota:Este curso es un fragmento del libro: "Control PID avanzado ", de los autores Karl J. Aström y Tore Hägglund (ISBN: 978-84-8322-511-0). Puedes descubrir y adquirir libros de Pearson en: www.jetlibros.com

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