3. CONTROLADORES POR RETRALIMENTACION.3.1. FUNCIONAMIENTO DE LOS CONTROLADORES.3.2. TIPOS DE CONTROLADORES POR RETRALIMENTACION. 3.2.1. CONTROL PROPORCIONAL (P).3.2.2. CONTROL INTEGRAL (I).3.2.3. CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL DERIVATIVO (PDI).3.2.4. CONTROL PROPORCIONAL DERIVATIVO (PD).3.2.5. CONTROL DIGTAL.

CONTROLADOR POR RETROALIMENTACIN.Es el que auto corrige las perturbaciones, eliminando los errores para obtener la salida ideal. Una plancha posee un dispositivo que mantiene la temperatura deseada, es decir, si se sube la temperatura abre el circuito de alimentacin de las resistencias y si se baja lo cierra para que calienten. Los servosistemas son tambin de este tipo solo que su salida son elementos mecnicos, un brazo de un robot o una vlvula auto regulada o piloteada.

CONTROLADOR POR RETROALIMENTACIN.El controlador es el cerebro del circuito de control, es el dispositivo que toma la decisin en el sitema de control y, para hacerlo el controlador:Compara la seal del proceso que llega del transmisor, la variable que se controla, contra el punto de control yEnvia la seal apropiada a la valvula de control, o cualquier otro elemento final de control, para mantener la variable que se controla en el punto de control.

FUNCIONAMIENTO DE LOS CONTROLADORES.La figura 1 muestra una aplicacin comn del control automtico encontrada en muchas plantas industriales, un intercambiador de calor que usa calor para calentar agua fra. En operacin manual, la cantidad de vapor que ingresa al intercambiador de calor depende de la presin de aire hacia la vlvula que regula el paso de vapor.

Para controlar la temperatura manualmente, el operador observara la temperatura indicada, y al compararla con el valor de temperatura deseado, abrira o cerrara la vlvula para admitir mas o menos vapor. Cuando la temperatura ha alcanzado el valor deseado, el operador simplemente mantendra esa regulacin en la vlvula para mantener la temperatura constante.

Bajo el control automtico, el controlador de temperatura lleva a cabo la misma funcin. La seal de medicin hacia el controlador desde el transmisor de temperatura (o sea el sensor que mide la temperatura) es continuamente comparada con el valor de consigna (set-point en Ingls) ingresado al controlador.

Basndose en una comparacin de seales, el controlador automtico puede decir si la seal de medicin est por arriba o por debajo del valor de consigna y mueve la vlvula de acuerdo a sta diferencia hasta que la medicin (temperatura) alcance su valor final.

TIPOS DE CONTROLADORES POR RETROALIMENTACIN.La manera en que los controladores por retroalimentacin toman una decisin el punto de control, mediante el calculo de la salida con base en la diferencia entre la variable que se controla y el punto de control. A continuacin se vern los tipos mas comunes de controladores, por medio del estudio de las ecuaciones con la que se describe su operacin.

CONTROLADOR PROPORCIONAL (P).En este sistema la amplitud de la seal de entrada al sistema afecta directamente la salida, ya no es solamente un nivel pre-destinado sino toda la gama de niveles de entrada. Algunos sistemas automticos de iluminacin utilizan un sistema P para determinar con que intensidad encender lmparas dependiendo directamente de la luminosidad ambiental.

El controlador proporcional es el tipo mas simple de controlador. La ecuacin con que se describe su funcionamiento es la siguiente:oDonde:m(t) =salida del controlador, psig o mA.r(t) =punto de control, psig o mA.c(t) =variable que se controla, psig o mA;esta es la seal que llega del transmisor.e(t) =seal de error en psi o mA; esta es la diferencia entre el punto de control y la variable que se controla.K =ganancia del controlador, psi/psi o mA/mA.m =valor base, psig o mA. El significado de este valor es la salida del controlador cuando el error es cero; generalmente se fija durante la calibracion del controlador, en medio de la escala, 9 psi o 12 mA.

Puesto que los rangos de entrada y salida son los mismos (3-5 psig o 4-20 mA), algunas veces las seales de entrada y salida, asi como el punto de control se expresan en porcentaje o fraccion de rango. (1) (2)Es interesante notar que en la ecuacin 1 es para un controlador de accin inversa; si la variable que se controla, c(t), se incrementa en un valor superior al punto de control, r(t), el error se vuelve negativo y, como se ve en la ecuacin, la salida del controlador, m(t), decrece. La manera comn con que se designa matemticamente un controlador de accin directa es haciendo negativa la ganancia del controlador, Kc; sin embargo, se debe recordar que en los controladores industriales no hay ganancias negativas, sino que nicamente positivas, lo cual se resuelve con el selector inverso/directo. La Kc negativa se utiliza cuando se hace el anlisis matemtico de un sistema de control en el que se requiere un controlador de accin directa.

En las ecuaciones 1 y 2 se ve que la salida del controlador es proporcional al error entre el punto de control y la variable que se controla; la proporcionalidad la da la ganancia del controlador, Kc; con esta ganancia o sensitividad del controlador se determina cuando se modifica la salida del controlador con un cierto cambio de error.

Los controladores que son unicamente proporcionales tienen la ventaja de que solo cuentan con un parametro de ajuste, Kc, sin embargo, tiene una desventaja, operan con DESVIACIN, O error de estado estacionario en la variable que se controla. (1) (2)

Proporcional significa que el cambio presente en la salida del controlador es algn mltiplo del porcentaje de cambio en la medicin. Este mltiplo es llamado ganancia del controlador. Para algunos controladores, la accin proporcional es ajustada por medio de tal ajuste de ganancia, mientras que para otros se usa una banda proporcional. Ambos tienen los mismos propsitos y efectos. b

La figura 7 ilustra la respuesta de un controlador proporcional por medio de un indicador de entrada/salida pivotando en una de estas posiciones. Con el pvot en el centro entre la entrada y la salida dentro del grfico, un cambio del 100% en la medicin es requerido para obtener un 100% de cambio en la salida, o un desplazamiento completo de la vlvula. Un controlador ajustado para responder de sta manera se dice que tiene una banda proporcional del 100%. Cuando el pvot es hacia la mano derecha, la medicin de la entrada debera tener un cambio del 200% para poder obtener un cambio de salida completo desde el 0% al 100%, esto es una banda proporcional del 200%. Finalmente , si el pvot estuviera en la posicin de la mano izquierda y si la medicin se moviera slo cerca del 50% de la escala, la salida cambiara 100% en la escala. Esto es un valor de banda proporcional del 50%. Por lo tanto, cuanto mas chica sea la banda proporcional , menor ser la cantidad que la medicin debe cambiar para el mismo tamao de cambio en la medicin. O, en otras palabras, menor banda proporcional implica mayor cambio de salida para el mismo tamao de medicin.

CONTROLADOR INTEGRAL (PI).

CONTROLADOR PROPORCIONAL INTEGRAL (PI).LA MAYORIA D ELOS PROCESOS