7.6. Introducción al diseño de sistemas de control por retroalimentación#

Una vez decidido qué se va a controlar (variable controlada) y a través de qué (variable manipulable) es necesario llevara a cabo el diseño del controlador. Para ello hay que contestar fundamentalmente a las siguientes preguntas:

  1. Qué criterio de rendimiento se debe tomar para llevar a cabo la selección y la sintonía del controlador?

    Existen multitud de criterios para la evaluación del controlador. Por ejemplo:

    • Mantener la máxima desviación lo menor posible

    • Lograr tiempos de ajuste cortos

    • Minimizar la integral de los errores hasta que el proceso alcanza el set point deseado

    • Criterio de la razón de disminución 1/4

  2. Qué tipo de controlador se debe seleccionar para el proceso a controlar?

    De manera cualitativa se pueden considerar las siguientes conclusiones:

    I. Control proporcional

    1. Acelera la respuesta del proceso controlado

    2. Produce offset para todos los procesos excepto para aquellos con términos \(\frac{1}{s}\) en su función de transferencia

    II. Control integral

    1. Elimina el offset

    2. La eliminación del offset causa normalmente unas desviaciones máximas mayores

    3. Ralentiza el sistema o produce respuestas oscilantes

    4. Si se aumenta \(K_c\) para aumentar la velocidad de la respuesta, el sistema aumenta las oscilaciones y puede pasar a ser inestable

    III. Control derivativo

    1. Se anticipa a los errores futuros e introduce la acción de control adecuada

    2. Introduce un efecto estabilizador en la respuesta de ciclo cerrado de los procesos

    Como consecuencia se pueden aplicar los siguientes criterios:

    i. Si es posible, utilizar un controlador P. Por ejemplo, sistemas de control de presión de gases o nivel de líquidos

    ii. Si el controlador P es inaceptable, utilizar un PI. Se utiliza casi siempre para el control de caudales

    iii. Utilizar un PID para aumentar la velocidad de la respuesta de ciclo cerrado y mantener la estabilidad. P.ej., control de temperatura y concentraciones

  3. Cómo se pueden seleccionar los mejores valores a los parámetros del controlador (sintonía del controlador)?

    Esta pregunta se contestará en los capítulos siguientes.