Resumen Controlador PID

RESUMEN

El controlador PID (Proporcional, Integral y Derivativo) es un controlador realimentado

cuyo propósito es hacer que el error en estado estacionario, entre la señal de referencia y

la señal de salida de la planta, sea cero de manera asintótica en el tiempo, lo que se logra

mediante el uso de la acción integral. Además el controlador tiene la capacidad de

anticipar el futuro a través de la acción derivativa que tiene un efecto predictivo sobre la

salida del proceso.

Los controladores PID son suficientes para resolver el problema de control de muchas

aplicaciones en la industria, particularmente cuando la dinámica del proceso lo permite

(en general procesos que pueden ser descritos por dinámicas de primer y segundo

orden), y los requerimientos de desempeño son modestos (generalmente limitados a

especificaciones del comportamiento del error en estado estacionario y una rápida

respuesta a cambios en la señal de referencia).

Los fabricantes proporcionan los controladores PID de variadas formas. Existen sistemas

del tipo “stand alone” con capacidad para controlar uno o varios lazos de control. Estos

dispositivos son fabricados en el orden de cientos de miles al año. El controlador PID es

también un ingrediente importante en los sistemas de control distribuido, ya que

proporciona regulación a nivel local de manera eficaz. Por otro lado, pueden también venir

empotrados, como parte del equipamiento, en sistemas de control de propósito especial,

formando así parte integrante de la aplicación.

Su uso extensivo en la industria es tal que el 95% de los lazos de control que existen en

las aplicaciones industriales son del tipo PID, de los cuales la mayoría son controladores

PI, lo que muestra la preferencia del usuario en el uso de leyes de control muy simples.

En general, el usuario no explota todas las características de estos controladores, quizás

por falta de una mejor comprensión desde el punto de vista de la teoría de control.

En la actualidad, el control PID dispone de una serie de prestaciones, que en el pasado

han sido consideradas como secretos de los fabricantes. Un par de ejemplos típicos de

este tipo de prestaciones son las técnicas de conmutación de modos de control y el

antiwindup del integrador.

Los algoritmos actuales se combinan con funciones lógicas y secuenciales y una seire de

mecanismos y funciones adicionales para adecuarse a los requerimientos de los

modernos sistemas de control y automatización industrial, lo que da lugar a dispositivos

especializados para el control de temperatura, velocidad, distribución de energía,

transporte, máquinas-herramientas, reacción química, fermentación, entre otros.

Los controladores PID son generalmente usados en el nivel de control más bajo, por

debajo de algunos dispositivos de mediano nivel como PLCs, supervisores, y sistemas de

monitoreo. Sin embargo, su importancia es tal que se convierte en el “pan de cada día”

del ingeniero de control.

Los controladores PID han sobrevivido a muchos cambios en la tecnología a lo largo de

su historia. Desde los antiguos reguladores de Watt, de la época de la revolución

industrial, pasando por los controladores neumáticos, los controladores análogicos

eléctricos y electrónicos (primero implementados con válvulas y luego con circuitos

integrados) hasta los modernos controladores basados en microprocesadores, que

proporcionan una mayor flexibilidad debido a su programabilidad. El microprocesador ha

tenido una influencia dramática sobre el desarrollo del controlador PID; ha permitido

brindar nuevas oportunidades para implementar funciones adicionales como el ajuste

automático de parámetros y los cambios de modos de control. Para los efectos de estos

apuntes, se considera la frase “ajuste automático” en el sentido de que los parámetros del

controlador se ajustan automáticamente en base a la demanda de un operador o de una

señal externa, desactivando para ello el controlador. Esto hace que esta función sea

diferente a la función de adaptación, propias de los controladores adaptivos, que ajustan

en línea (o de manera continua) los parámetros del controlador.

El desarrollo de los sistemas de control PID está también influenciado por el desarrollo en

el campo de la comunicación de datos de campos, lo que ha permitido su inserción como

módulos importantes en los esquemas de control distribuido. En este sentido, la

capacidad de comunicación de estos dispositivos con otros dispositivos de campo como

PLCs y otros sistemas de control de niveles superiores, es una función necesaria en los

modernos controladores PID.

Si bien a nivel industrial existen grupos de ingenieros de procesos e instrumentación que

están familiarizados con los controladores

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