Identificando controladores PID SOBRE-sintonizados: derivativo (Parte II)

26 Agosto 2011

Si la acción derivativa es fijada demasiado agresiva para las necesidades del proceso, la forma de onda de la salida será desfasada en +90 grados de lo que sería una respuesta puramente proporcional:

 

 

Una vez más, la dirección del desfase es fácilmente diferenciada en el caso de una acción directa, dado que nosotros esperamos que PV y la onda seno de salida estén perfectamente en fase como en una respuesta proporcional. Un desfase de 90 grados es muy claro de ver en el ejemplo de acción directa porque los picos de la onda de salida claramente son precedidos con el correspondiente pico de la onda de PV. En el ejemplo de control de acción inversa es más difícil debido que agrega un desfase natural de 180 grados para una acción inversa.

 

La derivada de una función seno siempre es una función coseno (o una función seno con un desfase de +90 grados).

Cos(t) = d sin(t)/dt

Sin (t + 90) = d sin(t)/dt

 

Podrías encontrar casos donde múltiples acciones PID están configuradas demasiadas agresivas para las necesidades del proceso, en tal caso el desfase será algo intermedio entre 0 y +-90 grados debido a la combinación de las acciones.

 

Un caso interesante de sobre sintonización es cuando la variable de proceso al momento de realiar un cambio de setpoint produce una reacción de aumento y subida ascendente antes de llegar al setpoint fijado. La siguiente grafica muestra este tipo de respuesta:

 

 

Solo dos acciones de control son capaces de causar esta respuesta: la proporcional y la derivativa. La acción integral simplemente NO puede hacer esto. Para que la variable de proceso haga tenga esta reacción, la señal de salida del controlador debe estar en dirección inversa antes de que la variable de proceso busque el setpoint. La acción integral, sin embargo, siembre conduce la salida en una dirección consistente o fija cuando la variable de proceso está a un lado u otro del setpoint. Solo las acciones proporcionales y derivativas con capaces de producir un cambio de dirección en la señal de salida antes de buscar el setpoint.

 

Solamente examinando la forma de onda de la variable de proceso no podremos saber si la acción proporcional o la acción derivativa o ambas son la (las) responsables de este momentánea comportamiento inestable. Probar reducir la acción derivativa en el controlador es una manera de identificar si es la responsable (puedes intentar reducir la ganancia del controlador como primer paso, pero si el controlador tiene implementado un algoritmo Ideal o Seriado, dado que reducir la ganancia implica también reducir la acción derivativa), así mismo haciendo un análisis de desfase entre PV y la señal de salida durante el periodo de inestabilidad.

 

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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