7/21/2019 Sintonizacin de Controladores.docx

1/3

Sintonizacin de Controladores

La sintonizacin de los controladores Proporcional - Integral - Derivativo o simplemente

controladores PID, consiste en la determinacin del ajuste de sus parmetros (Kc, Ti, Td), para

lograr un comportamiento del sistema de control aceptable y robusto de conformidad con algn

criterio de desempeo establecido. Para poder realizar la sintonizacin de los controladores,primero debe identificarse la dinmica del proceso, y a partir de sta determinar los parmetros

del controlador utilizando el mtodo de sintonizacin seleccionado.

En la industria de procesos, la mayor parte de los controladores se utilizan para responder a un

cambio en la perturbacin, y se requiere de una buena regulacin para seguir el cambio en el valor

deseado, con excepcin de los controladores esclavos en los sistemas de control en cascada.

Si el controlador se ha sintonizado para lograr una buena respuesta en un cambio en el valor

deseado, no eliminar las perturbaciones en forma efectiva, si el sistema contiene un integrador o

si su constante de tiempo es grande. Es importante, entonces, determinar los requisitos de

funcionamiento del lazo de control para seleccionar el procedimiento de sintonizacin adecuado.

El desarrollo de los mtodos de sintonizacin ha sido extenso desde que Ziegler y Nichols

propusieron su procedimiento en 1942. Normalmente, se dividen en mtodos de lazo abierto y

mtodos de lazo cerrado, como lo indica la siguiente figura:

TECNICAS DE SINTONIZACION DE CONTROLADORES

LAZO CERRADO

LAZO ABIERTO

* ZIEGLER Y NICHOLS

* ZIEGLER Y NICHOLS

* COHEN Y COON

* LOPEZ ET AL

* KAYA Y SHEIB

* SUNG ET AL

* METODOS DE SINTONIZACION DE LAZO ABIERTO

* Mtodo de Ziegler y Nichols

7/21/2019 Sintonizacin de Controladores.docx

2/3

El primer procedimiento sistematizado para el clculo de los parmetros de un controlador PID fue

desarrollado por Ziegler y Nichols. El criterio de desempeo que seleccionaron fue el de un

decaimiento de 1/4, o sea que el error decae en la cuarta parte de un periodo de oscilacin. Las

ecuaciones de sintonizacin de este mtodo son:

* Mtodo de Cohen y Coon

En el desarrollo de su mtodo de sintonizacin Ziegler y Nichols no consideraron que el proceso

fuera auto regulado. Cohen y Coon introdujeron, entonces, un ndice de auto regulacin definido

como = tm/ y plantearon nuevas ecuaciones de sintonizacin. Estas se basan en el mejor

modelo de primer orden ms tiempo muerto que se pueda obtener para lazos de control que

funcionan como regulador, con el criterio de desempeo de decaimiento de 1/4 con sobrepaso

mnimo, y con mnima rea bajo la curva de respuesta, y un controlador

PID-Ideal. Las ecuaciones son:

* Mtodo de Lpez, Miller, Smith y Murril

El primer mtodo basado en criterios integrales que presento ecuaciones para el clculo de los

parmetros del controlador fue desarrollado por Lpez et al, y es conocido como el mtodo de

Lpez. Las ecuaciones de sintonizacin son:

* Mtodo de Kaya y Sheib

Mientras Lopez desarrollo el mtodo de sintonizacin para un controlador PID-Ideal, Kaya y Sheib

realizaron lo mismo para controladores que denominaron PID-Clsico (PID-Serie), PID No

Interactuante (una variacin del PID-Paralelo) y PID-Industrial. El procedimiento de sintonizacin

est basado en el mejor modelo de primer orden ms tiempo muerto que se pueda obtener para

lazos de control que funcionan como reguladores. El criterio de desempeo corresponde a la

minimizacin de alguno de los criterios integrales y el controlador a uno de los indicados

anteriormente. Las ecuaciones de sintonizacin son las mismas dadas por Lpez y los valores de

los parmetros a a f .

* Mtodo de Sung, O, Lee, Lee y Yi

7/21/2019 Sintonizacin de Controladores.docx

3/3

El procedimiento est basado en el mejor modelo de segundo orden ms tiempo muerto que se

pueda obtener para lazos de control que funcionan como reguladores. El criterio de desempeo

corresponde a la minimizacin de la ITAE y el controlador un PID-Ideal. El ajuste de las

ecuaciones la realizaron para 0,05 tm/ 2,0. Las ecuaciones de sintonizacin son:

* METODOS DE SINTONIZACION DE LAZO CERRADO

* Mtodo de Ziegler y Nichols

Al igual que sucedi con los procedimientos de sintonizacin basados en la curva de reaccin del

proceso, el primer procedimiento de sintonizacin basado en una prueba de lazo cerrado fue

propuesto por Ziegler y Nichols. Utilizando un controlador puramente proporcional y mediante un

proceso iterativo; este procedimiento requiere aumentar paulatinamente la ganancia del mismohasta lograr que el sistema entre en una oscilacin sostenida ante un cambio del escaln en el

valor deseado. La ganancia en este punto es la ganancia ltima Kcu y el periodo de la oscilacin, el

periodo ltimo Tu.

Para el ajuste proporcional seleccionaron, como se indic, el decaimiento de 1/4 como un

compromiso entre el error permanente y el decaimiento, y encontraron que la ganancia

proporcional para un controlador P debera ser la mitad de la ganancia ltima. Las ecuaciones de

sintonizacin del controlador PID son:

Kc=0,6Kcu a 1,0Kcu (16a)

Ti= 0,5 Tu (16b)

Td=0,125Tu (16c)

La informacin ltima (Kcu, Tu) utilizada en las ecuaciones anteriores, tambin puede ser obtenida

mediante una prueba con realimentacin con rel como lo propusieron Astrm y Hgglund.