Sintonizacion PID en variadores de velocidad

10 Marzo 2010

 

 

A continuación presentamos algunos ejemplos de sintonización de variadores, con los que pretendemos dar una idea de algunos procedimientos a seguir para lograr que el sistema controlado trabaje de manera óptima.

 


SINTONIZACIÓN MANUAL CON UN MULTÍMETRO


Sintonización Manual Inicial de los Sistemas en General

1. Ajuste la ganancia integral (kj) a 0.

2. Ajuste la ganancia diferencial (kD) a 0.

3. Ajuste la ganancia proporcional (kp) en 20% de su máximo valor.

4. Habilite el control y hágalo funcionar con carga constante. Ajuste el potenciómetro de valor de referencia al punto medio de su rotación.

5. Observe la señal de realimentación con un multímetro.

6. Incremente (kp) lentamente hasta que la realimentación del proceso comience a aumentar. El objetivo es hacer que la realimentación alcance ½ de su rango total de escala completa. En caso que ocurran oscilaciones, reduzca un poco (kp) y continúe el paso siguiente.

7. Cambie el valor de referencia en un 20% aproximadamente, y observe la señal de realimentación del proceso (o el motor, si resulta conveniente).

8.  Si la respuesta ha sido estable, incremente (kp) hasta que la realimentación del proceso oscile un poco al efectuarse el paso 7. Disminuya luego lentamente (kp) hasta que la realimentación del proceso sea estable. Este parámetro estará definido.

 

NOTA: Mientras se opera con carga constante, el valor realimentado no será igual que el valor de referencia. Esto será sintonizado luego. Ver figura 2-26.

 

 

9. Habilite el control y hágalo funcionar con una carga constante. Ajuste la señal de referencia a la mitad de su máximo valor. Maniobre (kI ) a un valor pequeño, por ejemplo 0,1 Hz. Observe la señal de realimentación del proceso, la que deberá aumentar lentamente durante un período de varios segundos hasta alcanzar exactamente el valor de referencia. Aumente (kI ) para reducir el tiempo que lleva eliminar el error de estado estacionario. Si el sistema comienza a oscilar o se hace inestable, reduzca (kI ). Una ganancia integral del proceso que sea demasiada alta creará fácilmente inestabilidad en casi cualquier sistema. Use el mínimo valor de ganancia que resulte necesario para lograr la operación apropiada. Ver figura 2-27.

 

 

10. Si el sistema sigue inestable o responde poco, revise el dimensionamiento del motor y el control con respecto a la carga. Compruebe también si el parámetro Velocidad Máxima es suficientemente alta. En algunos casos dicho parámetro puede ser el factor limitante, o quizás el conjunto de motor y control resulte demasiado pequeño para la aplicación.

 

 

 

SINTONIZACIÓN MANUAL CON UN OSCILOSCOPIO

 

Un aumento en la ganancia proporcional (kp) resultará en una respuesta rápida, y una ganancia proporcional excesiva ocasionará sobremodulación (sobreimpulso u overshoot) y oscilaciones transitorias (ringing). Al disminuir la ganancia proporcional se obtendrá una respuesta más lenta, y mermarán la sobremodulación y las oscilaciones transitorias provocadas por una ganancia proporcional excesiva. Si la ganancia proporcional y la ganancia integral se ajustan con valores que son demasiado próximas uno al otro, puede también ocurrir una condición de sobremodulación.

 

El valor en Hz de la ganancia integral puede definirse como cualquier magnitud desde 0 a 10Hz. Al definirse (k¡) como 0, se elimina la compensación integral, resultando en un bucle de tasa proporcional.

 

Esta selección es ideal para aquellos sistemas en que debe evitarse la sobremodulación y que no requieran un grado sustancial de “rigidez” (la capacidad de la unidad de mantener la velocidad de referencia pese a las cargas de torques variables).

 

Al incrementarse el valor de la ganancia integral se aumenta la ganancia de baja frecuencia y la rigidez de la unidad; una ganancia integral excesiva va a producir sobremodulación ante mandos de velocidad transitorios y puede resultar en oscilaciones. El ajuste típico es de 1 a 4Hz.

 

Para sintonizar manualmente el control de velocidad proceder de la siguiente manera, observando con osciloscopio la señal de la variable medida:

 

1. La ganancia integral debe estar al mínimo (Se define “0” como sin ganancia integral y “10” como máxima ganancia integral).

2. La ganancia diferencial al mínimo.

3. Ajuste el parámetro (kp) hasta lograr una respuesta adecuada a los mandos escalonados del valor de referencia.

4. Aumente (k¡) para incrementar la rigidez de la unidad.

 

Es conveniente monitorear la respuesta escalonada de la realimentación usando un osciloscopio de almacenamiento. Las figuras siguientes ilustran como se verá en un osciloscopio la respuesta de la realimentación bajo diversos ajustes de las ganancias. Estas formas de onda muestran la respuesta durante un mando del punto de ajuste escalonado desde cero hasta 4/5 de la escala completa.

 

 

La figura 2-28 muestra la respuesta de un bucle de tasa proporcional cuando la ganancia integral esta definida en 0 Hz. El valor de la ganancia proporcional es, sin embargo, demasiado bajo.

 

 

 

La figura 2-29 es un ejemplo de una ganancia proporcional excesiva: note las oscilaciones transitorias en la respuesta de la realimentación del proceso.

 

 

La figura 2-30 muestra la respuesta óptima para este sistema en particular (Ganancia proporcional del proceso= 100, y ganancia integral= 2,00 Hz).

 

 

En la figura 2-31 la ganancia integral fue puesta demasiado alta (2,00 Hz) para el valor de la ganancia proporcional (10). Como resultado, hay oscilaciones transitorias y sobremodulación excesiva. Por lo tanto deberá aumentarse la ganancia proporcional del proceso o reducirse la ganancia integral del proceso.

 

 

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/.

Sitio Web: instrumentacionycontrol.net/foros/ Email Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.