La ganancia en estado estable de los procesos: que hacer cuando tenemos ganancia variable en el rango?? (2da Parte)

07 Julio 2011

Si y cuando realizamos un re-sintonización para compensar los cambios en lazo instrumentado, debemos ajustar también todos los modos de control (I y D también). Esto es automáticamente hecho si el controlador usa la ecuación Ideal o ecuación PID ISA, o si el controlador usa las ecuaciones Seriada o Interactiva.

 

Todo lo que se necesita es cambiar la constante proporcional del controlador, dado que esta constante afecta directamente a todos los términos de la ecuación, los otros modos (I y D) serán ajustados con el término proporcional. Si el controlador en cambio usa la ecuación Paralela, deberemos cambiar manualmente las tres constantes (P, I y D) para compensar los cambios en la ganancia del proceso.

 

Un aspecto muy importante respecto a la ganancia del proceso es que TAN consistente es en todo el rango de medida. Es muy posible (y de hecho varias veces suele ocurrir) que unos procesos sean menos  sensibles (tengan alta ganancia) en algunas áreas de control que en otras. Tomemos esta tendencia hipotética de la respuesta de un proceso ante varios cambios en la salida del controlador en modo manual (step-changes):

 

 

Démonos cuenta como PV cambia acerca del 5% en un 5% de cambio en la salida del controlador, correspondiendo a una ganancia de 1. Luego, PV  cambia alrededor de 7.5 % ante los siguientes 5% de cambio en la salida, correspondiendo a una ganancia de proceso de 1.5. El último cambio de 5% en la salida genera un cambio en PV cerca del 12.5%, a una ganancia de proceso de 2.5. Claramente, el  Esto un preocupante para nosotros a la hora de realizar la sintonización del PID, dado que si definimos una unos parámetros de sintonización que pueden trabajar bien en el control de proceso en algún setpoint, esto puede no trabajar bien si  el setpoint es cambiado a un valor diferente, simplemente porque el proceso puede tener una respuesta más o menos diferente a un valor de la variable de proceso.

 

La ganancia inconsistente de un proceso es un problema inherente en diferentes tipos de proceso,  lo que significa que es algo con lo que tendremos que enfrentarnos frecuentemente (si hacemos una exploración del proceso antes de realizar la sintonización del controlador). La mejor forma de descubrir procesos con ganancia inconsistente es realizar una serie de cambios en la salida (step-changes) en modo manual, “explorando” la respuesta del proceso a través de un rango de operación seguro.

 

Compensar procesos con ganancia inconsistente es mucho más difícil que solamente detectar su presencia. Si la ganancia de un proceso continuamente crece desde el inicio del rango hasta el final (por ejemplo baja ganancia ante un bajo valor de salida y alta ganancia a un alto valor de salida, o viceversa), podemos aplicar un cambio en la característica de la válvula para contrarrestar los cambios en la ganancia de proceso.

 

Si la ganancia del proceso sigue algún patrón mucho más relacionado con el valor de PV que con la salida del controlador, la mejor solución sería aplicar un tipo de controlador conocido como una GANANCIA ADAPTATIVA DEL CONTROLADOR. En una ganancia adaptativa, la constante proporcional varía de manera particular a los cambios en el proceso, en lugar de mantenerse en un valor fijo.

 

 

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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