Lab3-Sintonía de Un Controlador PID Metodo Del Tanteo

PEP

Control de Procesos

SINTONÍA DEL CONTROLADOR

Laboratorio Nº3

1

Objetivos 1.

Sintonizar el controlador en los modos: P, PI, PD y PID utilizando los métodos: - Tanteo. - Curva de Reacción. - anda Pro!orcional "#mite.

$. %tilizar como !ar&metros de evaluación de sinton#a: - '((set, tiem!o de esta)lecimiento *t S+, oversoot, razón de decaimiento, !eriodo de oscilación *T+. - Interal del: valor a)soluto del error *I/+, del cuadrado del error *IS/+, del error  a)soluto !or el tiem!o *IT/+ o del cuadrado del error !or el tiem!o *ITS/+.

Introducción: "a sinton#a de un controlador consiste en calcular los !ar&metros del controlador, los cuales son: la anancia, el tiem!o interativo y el tiem!o derivativo. "ueo es necesario !ro)ar si el controlador esta )ien sintonizado, !ara lo cual de)emos enerar una !ertur)ación o un cam)io en el set !oint y de)emos analizar el com!ortamiento de la varia)le controlada, esto se o)tiene evaluando las es!eci(icaciones técnicas 0ue re0uiere el !roceso. /stas es!eci(icaciones son: /l oversoot, el tiem!o de esta)lecimiento, el cuarto decaimiento, el error de estado esta)le y el !eriodo de oscilación. Para sintonizar un controlador utilizaremos tres métodos los cuales son: /l método del tanteo, el método de la curva de reacción y el método de la anancia limite /n el diarama de )lo0ues !resentado en la (iura 1, se muestra el las com!onentes de un sistema de control autom&tico, donde se analizar& el com!ortamiento de la salida del controlador '%T en (unción del error /.

iura 1. Sistema de control autom&tico /l o)2etivo del controlador es mantener una varia)le del !roceso P3 iual al set !oint o valor de re(erencia SP, !ara lo cual, el controlador varia su salida '%T, tam)ién llamada se4al de control, se5n la siuiente relación OUT 

Donde

 K c

T i

1 T i

∫ 

: 6anancia del controlador 

 : Tiem!o interativo

T d 

2

=  K c [e(t ) +

: Tiem!o derivativo

e(t )dt  + T d 

de(t ) dt 

]

e(t )

: /rror 

Error de estado estable: ess =SP – PVfinal Error porcentual de estado estable: ess(%) =100% (SP – PVfinal)!("SP) Sobre i#pulso (o$ersoot): &$ersoot=PV#a' – SP Sobre i#pulso porcentual: &$ersoot(%)=100%(PV#a' – SP)!( "SP) a*n de decai#iento = b!a Periodo de oscilaci*n: + +ie#po de estableci#iento: ts ,-E: inte.ral del $alor absoluto del error 

Preparación Para realizar esta e7!eriencia de)emos !re!ararnos leyendo los ca!#tulos corres!ondientes a sinton#a de un controlador del te7to de Control utom&tico de los autores Smit 8 Corri!io /

Equipos y Materiales 

PC



So(t9are PC Controla) $.

Procedimiento I. Método del TATEO !Prueba y Error" a" Modo P /n este modo la salida del controlador siue la siuiente ley de control OUT 

=  K c e

(t ) +  MR

Donde c  es la anancia del controlador, ;R es el denominado ;< R/S/T *;anual Reset: reset manual+. /ste !ar&metro nos !ermite reducir el error e*t+ entre el SP *Set Point+ y la P3 *Process 3aria)le+. Cuando e*t+=>, ;R tiene un valor iual a la salida del controlador  '%T.



/n el men5 Process eleir Select ;odel, seleccionar el !roceso ?6eneric@. Pona el controlador en ; a E>, des!ués seleccione R%< y es!ere a 0ue P3 se esta)ilice. note los resultados o)tenidos en la ta)la 1.

+ Re!etir el !rocedimiento anterior *(+ incrementando radualmente el valor de la anancia del controlador  C asta conseuir una razón de decaimiento de   ,$-. note los resultados o)tenidos en la ta)la 1. C ess *H+ tS *minutos+ 'versoot *H+ Razón de decaimiento T*minutos+ I/



./0

.

1

22./0.2

2-. /3

22.2 0-./

3.1 04./

/5.02 ,.23 5 32.4

0/.2 ,.-04 4.5 30.1

00.3 ,.-4 4. 4,./5

05.4 ,./3 4. 32.1

Ta)la 1

b" Modo PI /n este modo la salida del controlador siue la siuiente ley de control



OUT 

=  K c [e(t ) +

1

∫ e(t )dt ]

T i

/stando en el modo P cam)ie el set !oint a B> y es!ere 0ue P3 se esta)ilice y el error sea iual a cero. "ueo !ona el controlador en ; y es!ere 0ue P3 se esta)ilice y el error sea iual a cero, lueo seleccione T% a E>, lueo seleccione R%< y es!ere 0ue P3 se esta)ilice. note los resultados o)tenidos en la ta)la J. )+ Re!etir el !rocedimiento anterior *a+ aumentando radualmente los valores de la anancia del controlador  C y el tiem!o derivativo T d asta conseuir el menor tiem!o de esta)lecimiento. note los resultados o)tenidos en la ta)la J.

5

 

3 4

5.34 1

+d (#inutos) ess (%)

 

11,1 22

tS (#inutos) &$ersoot (%) a*n de decai#iento +(#inutos) ,-E

0 0 0 41,456

Ta)la J

d) Modo PID /n este modo la salida del controlador siue la siuiente ley de control OUT 

=  K c [e(t ) +

1 T i

∫ 

e(t ) dt  + T d 

de(t ) dt 

]

/stando en el modo PD cam)ie el set !oint a B> y es!ere 0ue P3 se esta)ilice y el error sea iual a cero, lueo seleccione T% a E>, lueo seleccione R%< y es!ere 0ue P3 se esta)ilice. note los resultados o)tenidos en la ta)la B. )+ Re!etir el !rocedimiento anterior *)+ aumentando radualmente los valores de la anancia del controlador  C y el tiem!o derivativo T d y disminuyendo radualmente el tiem!o interativo +i asta conseuir el menor tiem!o de esta)lecimiento. note los resultados o)tenidos en la ta)la B. 3 4

 

1.20

+i (#inutos)

10

+d (#inutos) ess (%)

1

  tS (#inutos) &$ersoot (%) a*n de decai#iento +(#inutos) ,-E

1.8 19.6 0 0 0 49.58

Ta)la B

6

Comparación de lo modo. 4o#pletar en la tabla 5 los #e7ores resultados obtenidos en los diferentes #odos de control P 5.34

P, 1.20

P8 5.34

P,8 1.20

+i (#inutos)

'''''

'''''

'''''

10

+d (#inutos) ess (%)

'''''

'''''

1

1

12.5 37

6.5 20.9

11.1 22

1.8 19.6

43.1 0.248 8.9 74.6

0 0 0 51.22

0 0 0 41.456

0 0 0 49.58

3 4

tS (#inutos) &$ersoot (%) a*n de decai#iento +(#inutos) ,-E

9