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patricia-sanchez-de-castro
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T2.3 Sintona de lazos PID
T2.3 Sintona de lazos PID
Objetivo: Ajustar los parmetros del controlador PID para
obtener la respuesta deseada del lazo ante cambios de SP o perturbaciones del proceso.
2T2.3 Sintona de lazos PID
Eleccin de P, PI o PID
Slo P si el proceso tolera offset
PI para procesos con ruido o
PID para procesos lentos o con excesivo tiempo muerto
d
3T2.3 Sintona de lazos PID
Influencia de los parmetros
Velocidad EstabilidadMayor Kp Mayor Ti Mayor Td
4T2.3 Sintona de lazos PID
Por qu sintonizar?
Ante variaciones de carga Cambio inesperado de la PV
Se busca que la variable controlada (PV) vuelva al valor del SP lo antes posible.
Ante variacin de SP Cambio intencional de SP
Se busca que el proceso alcance el nuevo valor de SP lo antes posible
5T2.3 Sintona de lazos PID
Mtodos de sintona
Tipos: Software Paquetes de autosintona en lnea Acadmicos Industriales
Hay que tener en cuenta el tipo de ecuacin del PID (PID, PI-D, I-PD, ...)
6T2.3 Sintona de lazos PID
Objetivo del mtodo de sintona
Fcil de implementar Hay que sintonizar muchos lazos en planta
Simple Sin lenguajes complicados
Conservador Control estable No oscilatorio Tener en cuenta tambin el comportamiento de la OP
What is Good Control?
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Time
PV
Critically DampedUnderdampedOverdamped
7T2.3 Sintona de lazos PID
Mtodos de sintona
Lazo abierto Cohen and Coon
Lazo cerrado Prueba y error (Trial & Error) Ziegler-Nichols
8T2.3 Sintona de lazos PID
Mtodo de Cohen and Coon (lazo abierto) Supone que la respuesta del lazo abierto es de 1er orden con
retardo. A partir de la curva de respuesta del proceso en lazo abierto, se
calcula d, K y .
Curva de Proceso lazo abierto
60
65
70
75
80
85
90
95
12:38:10 12:39:36 12:41:02 12:42:29 12:43:55 12:45:22
01xc0200.op 01xc0200.pv
PV
63%
d ss
d = 0,3 min
= 1 min
K = PV/OP = 1,7
9T2.3 Sintona de lazos PID
Parmetros Cohen & Coon (lazo abierto)
Parmetros PI Parmetros PID
K p=1Kd(0,9+ d12 )
T i=d( 30+3d
9+ 20 d )K p=
1Kd(1,33+ d4 )
T i=d( 32+6 d
13+ 8d )T d=d( 411+ 2d )
Nota: Dividir Kp entre 2 para reducir oscilaciones y mejorar estabilidad.
10T2.3 Sintona de lazos PID
Cohen & Coon - Ejemplo
Curva de Proceso lazo abierto
60
65
70
75
80
85
90
95
12:38:10 12:39:36 12:41:02 12:42:29 12:43:55 12:45:22
01xc0200.op 01xc0200.pv
PV
63%
d ss
d = 0,3 min
= 1 min
K = PV/OP = 1,7
Controlador PIKp = 1,8Ti = 0,62
Controlador PIDKp = 2,8Ti = 0,66Td = 0,1
11T2.3 Sintona de lazos PID
Cohen & Coon - Conclusiones
Requiere realizar un step test en lazo abierto. Asume respuesta de 1er orden con retardo fijo. Mtodo analtico. Recomendaciones:
Respuesta del controlador con los parmetros calculados es agresiva. Se aconseja dividir la ganancia del controlador Kp entre 2.
Verificar la respuesta del controlador.
12T2.3 Sintona de lazos PID
Mtodo de prueba y error (lazo cerrado)
Mtodo emprico. Ideas:
La accin proporcional es el control principal. La accin integral y derivativa se emplean para
mejorar la respuesta. En cada paso, realizar incrementos del parmetro de
ajuste del orden del 40%.
13T2.3 Sintona de lazos PID
Procedimiento Prueba y Error
1. Partir de valores bajos de Kp, sin accin integral o derivativa
2. Aumentar Kp hasta obtener una forma de respuesta aceptable sin excesivos u
3. Aumentar ligeramente Td para mejorar la respuesta
4. Disminuir Ti hasta eliminar el error estacionario
1 Aumentar Kp
2 Aumentar Td
3 Disminuir Ti
14T2.3 Sintona de lazos PID
Mtodo de Ziegler-Nichols (lazo cerrado)
Criterio de sintona: QDR: Quarter Decay Ratio Amortiguamiento de 1/4 ante perturbaciones
15T2.3 Sintona de lazos PID
Procedimiento Ziegler-Nichols (lazo cerrado)
1 Incrementar ganancia (Kp) hasta que se obtenga una respuesta oscilatoria uniforme, sin accin integral ni derivativa Ku = Kp
2 Determinar Pu del ciclo de sensibilidad lmite.3 Calcular los parmetros del PID segn las ecuaciones dadas.
Pu
16T2.3 Sintona de lazos PID
Ecuaciones Ziegler-Nichols (lazo cerrado)
K p=Ku2,2
K p=Ku1,7
T i=Pu1,2
T i=Pu2PID
PI
P
Td (min)Ti (min)Kp
K p=Ku2
T d=Pu8
17T2.3 Sintona de lazos PID
Conclusiones Ziegler-Nichols (lazo cerrado)
Mtodo simple, con buenos resultados Requiere que el sistema entre en oscilaciones Recomendaciones:
Para lazos donde las oscilaciones no causen problemas.
Buenos resultados en lazos de temperatura. Cuidado con provocar situaciones inseguras.
18T2.3 Sintona de lazos PID
Suavizacin de respuestas
Normalmente los mtodos dan constantes del PID muy agresivas (alta ganancia y bajo tiempo integral).
Se recomienda suavizar las constantes:
K pK p0,75
T iT i1,25
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