Soluciones para offset en controladores proporcionales: ajuste de ganancia, setpoint y bias

03 Abril 2011

 

En el artículo anterior hemos establecido el problema de usar controladores solamente con acción proporcional. Y también hemos indicado anteriormente que la posición del  gráfico del controlador depende de estos tres parámetros: ganancia, setpoint y bias. Ahora nosotros exploraremos, uno por uno, el efecto a justar estos parmámetros a fin de resolver el offset causado.

 

 

Ajustando la Ganancia:


La figura siguiente muestra el efecto del ajuste de la ganancia de un controlador proporcional ante un problema de offset producido por un cambio de carga, específicamente un incremento de la ganancia. Gráficamente, esto causa que el gráfico del controlador básicamente gire alrededor del punto que está determinado por los otros dos parámetros (setpoint y output). Obviamente, el offset se reduce.

 

 

Desafortunadamente, la cantidad que podemos incrementar la ganancia es limitada, y este limite está determinado por la dinámica del proceso. Si la ganancia es incrementada en exceso, la salida del controlador empezara a oscilar. Por tanto incrementar la ganancia NO es una solución correcta para eliminar el offset para cualquier condición de carga.

 

 

Ajuste de Setpoint


Ahora analizaremos un cambio de setpoint. En analogía podemos decir que esto sería como si nosotros setearemos un termostato en 75 grados en una habitación, pero el termostato mantiene la habitación en 70 grados constantes, entonces nosotros probablemente aumentaríamos la temperatura seteada a 80 grados asumiendo que el termostato realmente va a mantener la temperatura 5 grados menos de lo fijado.

 

Ahora miremos la gráfica siguiente, donde un aumento del valor de setpoint provoca que la grafica de proceso se desplace hacia arriba, entonces si ajustamos la cantidad correcta la grafica de proceso y controlador volverán a interceptarse en el punto deseado de operación (el setpoint original).

 

 

Esto eliminará el offset, hasta que ocurra un próximo cambio de carga.

 

Ajuste de Bias


Podemos intentar el efecto del ajuste de un parámetro más, el bias. Incrementando el bias moverá el “punto” es decir la grafica del controlador entera de moverá a la derecha. Si la grafica del controlador es movida una cantidad correcta, la intersección de la grafica de proceso y controlador volverán a coincidir con el setpoint.

 

Nuevamente, esto eliminara el offset, hasta que ocurra un próximo cambio de carga.

 

 

Parece que no estamos progresando. La única ventaja del último ajuste (cambiar el valor de bias) respecto del penúltimo (cambiar el setpoint) es que podemos mantener el setpoint a un valor verdadero de operación.

 

 

La desventaja de todos estamos “ajustes” es obvia: requiere que frecuentemente la intervención de un humano (operador). Cuál es el punto de tener un sistema de automatización que requiere la intervención humana periódica para mantener el setpoint?

 

Para solucionar efectivamente el offset, debemos incluir una acción adicional a nuestro controlador: la acción integral o reset. Esto lo veremos en los próximos artículos.

 

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

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