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Curso Control PID PRACTICO

5 Errores Mortales cuando Sintonizas un PID

 enero 7, 2020

By  Jose Carlos Villajulca

Ahora les quiero contar y decir cuales son los errores mas comunes y vitales que se comenten cuando se sintoniza un Controlador PID. Ya sea porque somos ingenieros novatos e incluso bastante experimentados, siempre en caemos cometiendo alguno de estos errores. Obviamente, esto es desde mi experiencia, probablemente haya alguno u otro mas.

Ok, veamos cuales son:

Error # 1. Pensar que todos los procesos se controlan y sintonizan de la misma manera

Por favor, no caigas en la trampa de pensar que existe un enfoque de ‘talla única‘ para sintonizar lazos de control PID, ya sea que tengas presión, temperatura, servo, pH o cualquier otro lazo de control.

Lo hemos visto muchas veces antes (ver aqui). En realidad, hay 2 tipos principales distintos de procesos (hay algunos otros mas):

* Procesos integradores y

* Procesos autorregulados. 

Obviamente, debes seguir un conjunto muy diferente de reglas de sintonizacion para cada tipo. Incluso dentro de cada uno, debes saber realmente su dinamica y otras consideraciones adicionales (ver aqui).

Debes tener cuidado con los métodos de sintonizacion (que son en rigor cientos que exisiten). Por ejemplo: la famosa técnica de Ziegler Nichols que no soy “nada” fan de aplicar (aunque algunas veces funciona) 🙂

Mira, podría llenar el resto de esta página con quejas sobre el daño que el Sr. Ziegler y el Sr. Nichols han infligido en los sistemas de control del mundo, pero en cambio Tomare una respiración larga y profunda y optaré por la buena opción de karma. Ok, voy a ser justo, mejor digamos que ese metodo de hace mas medio siglo (para esa epoca era realmente un avance), para hoy en dia, ya no es “adecuado” y hay muchos otros que nos haran la vida mas facil.

Este es un paso de vital importancia, ya que debes usar métodos de sintonizacion muy diferentes dependiendo de si tu proceso es autorregulatorio o se integrativo.

Leído de anterior y tomate 10 o 20  minutos para identificar TU tipo de proceso, porque sintonizar tu proceso sin saber qué técnica de sintonización aplicar es como ir a la estación de servicio y no saber si debe llenar con diesel o sin plomo.


Error #2. Sintonizar en lazo cerrado

Si has estado luchando por sintonizar un lazo  de control, es posible que hayas tenido la duda que si en ‘lazo cerrado’ o ‘lazo abierto”.

Estas son realmente malas noticias. El metodo a lazo cerrado siempre enmascara las características críticas del proceso que son esenciales para una sintonizacion robusta.

La única forma sólida de ajustar un lazo de control es en Lazo Abierto.

ZN, por ejemplo, nos ofrece un metodo a lazo cerrado que, cuando se sintoniza, tienes que volver o ponerte a un “pelo” de la inestabilidad”. Esto significa que si tu proceso cambia, hay una buena posibilidad de que tu sintonización se vaya rápidamente a los “perros”.

Debido a que un método a lazo abierto elimina totalmente la realimentacion al sintonizar, nos da una imagen mucho más realista de cuáles son realmente las características del proceso, y esto hace que nuestra sintonización sea mucho más robusta.

En otras palabras, el lazo permanecerá sintonizado durante mucho más tiempo, incluso cuando el proceso cambie y el actuador se desgaste.

En pocas palabras: debes tener lazo en ‘Open Loop’ o ‘Manual mode’ cuando lo sintonices para obtener una imagen real.

¿Suena esto con sentido? ¡Claro que sí! Recuerda que mas de 85% de los lazos de control son puestos en manual porque no trabajan bien, y este es uno de los motivos!!.

Error # 3. Suponer que todos los controladores se pueden ajustar de la misma manera

Imagina que “heredas” un lazo perfectamente sintonizado, pero el controlador que usa está obsoleto y necesita ser reemplazado. Lo intercambias con el último controlador disponible (en el mismos DCS u otro PLC, ,etc) y copias todas las configuraciones de sintonización PID desde el controlador anterior.

Pones en automático el lazo… ¡y de inmediato se vuelve inestable!

Peor aún … Intentas sintonizar el nuevo controlador usando exactamente la misma técnica con la que habías sintonizado con éxito el anterior. Pero el lazo parece volverse más inestables.

Esta situación, demasiado común, es el resultado de dos fabricantes que utilizan algoritmos PID completamente diferentes.

Lo creas o no, no existen estándares de la industria que definan cómo debe funcionar un controlador PID, qué algoritmo que usa y cómo deben llamarse las diferentes constantes configurables. Cada controlador dentro de cada marca suele ser diferente.

El resultado es que puedes actualizar un controlador a un nuevo modelo o fabricante, copiar las configuraciones exactas de P, I y D y terminar con un proceso completamente fuera de control.

Vivimos en un mundo donde todos los proveedores implementan el algoritmo de control PID con diferentes grados de simplicidad y funcionalidad.

Esto significa que es esencial identificar primero y luego comprender el tipo de controlador que está ajustando.

Las variaciones que necesitamos identificar, que afectarán la sintonizacion, suelen ser en resumen:

Tipo de algoritmo PID: Ideal, Paralelo, Serie

‘P’ Unidades: Ganancia o banda de apoyo

Unidades ‘I’: Secs / Rpt, Rpts / Sec, Unidades Mins / Rpt o Rpts / Min

‘D’: Segundos o Minutos ¡

¿Cuáles son las posibilidades de que el controlador que está sintonizando use las mismas unidades y algoritmos que el que vamos a usar? ¡Un poco menos que ponerse verde en la mesa de ruleta!

Entonces, antes de siquiera pensar en ajustar tu lazo, debes saber al menos:

  • qué algoritmo están diseñadas sus reglas de sintonización 
  • qué unidades usan las constantes de sintonización

y luego debes convertir las constantes de sintonización y unidades al algoritmo de tu controlador.

Error # 4. Suponer que la sintonizacion PID comienza y termina con el ajuste

Un automóvil con un motor bien “sintonizado” no funcionará muy bien si sus llantas están desinfladas, y el mejor controlador PID sintonizado del mundo no funcionará si ciertos aspectos fundamentales del proceso son incorrecto.

Una vez firme un contrato a precio fijo de $ 10,000 dólares para “mejorar” unos lazos de control PID. Me llevó medio día. No toqué la sintonización. Analizando bien, solo hice un cambio en la configuración del posicionador de la valvula. Muchas veces me han llamado para sintonizar un controlador, pero en realidad algo más en el proceso es lo que realmente esta mal.

Este es el conocimiento adquirido durante más de una década sintonizando controladores PID, que te brinda ese “know-how” que es esencial para “acertar” antes de que siquiera puedas pensar en la optimización.

¡No encontrarás estos pasos en ningún libro de texto! Experiencia pura.

Error # 5. Confiar en los proveedores o funciones de “autosintonia»

“Control Engineering Magazine” probó 5 funciones de autoajuste de un proveedor en su edición de enero de 2009. El 80% de los controladores probados no lograron que el lazo llegara al punto de setpoint optimo. Hoy en dia, si bien todo ha mejorado tecnologicamente, no se vive una realidad distinta.

La autosintonizacion realmente “apesta”, peor si hace sus calculos a lazo cerrado. Siendo “neutral” podriamos decir que la sintonizacion solo es una mera herramienta, que si nosotros no sabes usarla pues realmente no sirve de mucho. Aun esta “magia” de sintonizar automaticamente un lazo no esta lista (aunque hay cada vez mas avances).

Entonces, a menos que seas un gran fanático de las cajas negras, ¡evita el autoajuste!

El resultado final

Ok, espero que estos “errores” te queden claro y nunca los cometas. Ya muchos de nosotros los hemos cometido por años.

Seguramente hay algun otro “error” que quieres comentar, escribelo abajo estoy ancioso de leerte!.

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Jose Carlos Villajulca


Soy un apasionado Ingeniero Electrónico con especialización en Automatización, Control e Instrumentacion Industrial. Me encanta aprender cada dia, y sobre todo compartir mis conocimientos con el resto del mundo.

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    • Hola Marvil, si claro si no hay ningun objetivo en particular al posicionar puedes ponerlo en auto calibracion, ten en cuenta que debes configurar mas cosas como el tipo de valvula, caracterizacion, sentido, etc. Generalmente ya el objetivo de control lo logras con el PID.

      Reply

    • En realidad, para hacer el calculo con autotuning debes mirar y dar las condiciones reales del proceso y objetivo operacional, a fin de que el calculo este dentro de lo que esperas. Personalmente efectuo el calculo manual. Saludos

      Reply

  • Están muy buenos tus precisiones sobre el control automático, tags, su sintonía y las reflexiones sobre el autotuning que son producto de tus experiencias. Muchas gracias

    Reply

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