Universidad Nacional Experimental del Táchira. Departamento de Ingeniería Electrónica. Núcleo de Instrumentación y Control. Autor: Prof. Tito González. Revisores: San Cristóbal, Jueves 10 de Noviembre del 2016.

PRACTICA: CONTROL PID

Actividades de Laboratorio

INTRODUCCION.

Esta práctica, es un compendio de ejercicios individuales que estudian puntos específicos de los sistemasque utilizan controlador, desde el controlador manual en lazo abierto hasta el controlador PI, PD, en lazo cerrado.

Por su misma característica de individualidad en la actividad, es muy probable que existan puntos deconfiguración y procedimiento que se repitan en diferentes ejercicios, no consecutivos necesariamente, lo cualse justifica por el aspecto didáctico de que para cada sección de laboratorio, estudiantes distintos realizanmontajes diferentes en cada grupo o equipo de trabajo a objeto de evitar que exista un “Secretario” del grupo.

Por otra parte, se le indica al estudiante que para un correcto desarrollo de las actividades a realizar esnecesaria la lectura previa del material titulado: “Sistemas de Control y Controladores”, “Descripción del SistemaIntercambiador de Calor”, y “Sistema de adquisición de datos, análisis, y control” ha objeto de una completacompresión de lo que se está realizando en cada ejercicio, para así poder contestar correctamente las preguntasplanteadas en el Postlaboratorio al final de la práctica.

OBJETIVOS GENERALES.

En la primera parte, se trabaja en lazo abierto buscado que el estudiante sea el controlador de latemperatura del intercambiador de calor, y por tanto quién observando la respuesta del sistema genere la acciónde control para lograr que la salida se empareje con el valor de referencia de temperatura en el menor tiempoposible, con la menor distorsión posible, y con el menor error posible.

En la segunda parte, se observa la respuesta del modelo del intercambiador de calor ante una entradaescalón no unitaria, tanto en lazo abierto como cerrado y con la existencia o no de perturbaciones en latemperatura del líquido que entra al tanque, todo esto con el objeto de que se aprecie el efecto en elcomportamiento general del sistema que tiene el simple hecho de cerrar el lazo de control.

En la tercera parte, se trabaja en lazo cerrado observandose la respuesta del proceso ante una entradaescalón no unitaria cuando se está utilizando un controlador que modifica la señal de error que se suministra alcalentador de agua, donde para el controlador se utilizan las siguientes acciones de manera individual: ControlProporcional (Acción P), Control Integral (Acción I), Control Diferencial (Acción D). En todos los casos, se

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observará el comportamiento con y sin la presencia de perturbaciones por la variación de la temperatura dellíquido que entra al sistema intercambiador de calor.

En la cuarta parte, se trabaja en lazo cerrado observandose la respuesta del modelo ante una entradaescalón no unitaria cuando se está utilizando un controlador compuesto que modifica la señal de error que sesuministra al intercambiador de calor, donde para el controlador se utilizan las siguientes acciones de maneraconjunta: Control Proporcional Integral (Acción PI), Control Proporcional Diferencial (Acción PD). En todoslos casos, se observará el comportamiento con y sin la presencia de perturbaciones por la variación de latemperatura del líquido que ingresa al calentador de agua.

CONTENIDO.

1. Control de lazo abierto (Control Manual) en la temperatura del intercambiador de calor . . . . . . . . 31.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2. Sin Perturbaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3. Con Perturbaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Respuesta del intercambiador de calor ante una entrada escalón no unitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2. Sin Perturbaciones, Lazo Abierto. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3. Sin Perturbaciones, Lazo Cerrado. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.4. Con Perturbaciones, Lazo Abierto. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.5. Con Perturbaciones, Lazo Cerrado. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3. Respuesta del intercambiador de calor ante una entrada escalón no unitaria, en lazo cerrado,y con acciones de control simples . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.2. Sin Perturbaciones, Acción Proporcional (Acción P) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.3. Sin Perturbaciones, Acción Integral (Acción I). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.4. Sin Perturbaciones, Acción Diferencial (Acción D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.5. Con Perturbaciones, Acción Proporcional (Acción P). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.6. Con Perturbaciones, Acción Integral (Acción I). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.7. Con Perturbaciones, Acción Diferencial (Acción D). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4. Respuesta del intercambiador de calor ante una entrada escalón no unitaria, en lazo cerrado,y con acciones de control compuestas y diferentes . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.2. Sin Perturbaciones, Acción PI, Kp fijo, τi variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.3. Sin Perturbaciones, Acción PI , Kp variable, τi fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.4. Con Perturbaciones, Acción PI, Kp variable, τi fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.5. Sin Perturbaciones, Acción PD, Kp fijo, τd variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.6. Sin Perturbaciones, Acción PD, Kp variable, τd fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.7. Con Perturbaciones, Acción PD, Kp variable, τd fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

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1. Control de lazo abierto (Control Manual) en la temperatura delintercambiador de calor.

1.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 1.

1.1.1. Configuración del módulo G26.

1. Verifique que la fuente de alimentación del módulo G26 se encuentre apagada.2. Verifique que el módulo DACS/EV se encuentre apagado.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir entre los distintos módulos.4. Realice las conexiones eléctricas entre la fuente de alimentación y el módulo G26.5. Conecte la tierra de la fuente de alimentación con la tierra del módulo DACS / EV.6. Configure el bloque PROCESS en SLOW, todas las funciones de transferencia en LAG, y la

inversión en ODD.7. Configure el bloque RESET UNIT a OFF y SLOW.8. Configure el bloque SET / DISTURBANCE SIGNAL a 2V y REPEAT.9. Conecte el Canal 2 de las Entradas del DACS / EV al punto 34 del módulo G26.10. Encienda tanto la fuente de alimentación del módulo G26 como la del módulo DACS/EV

1.1.2. Configuración del sistema de adquisición de datos.

1. Inicie Windows, ejecute tanto la “Calculadora” como el “Paint” y mantengalas en segundo plano.2. Ejecute el Instrumento Virtual: Control_PID.exe.3. Configure el instrumento virtual con los siguientes valores

a. Muestreo: Cantidad = 100; Período = 300 ms.b. r(t): Canal = 1; Rango = 0 / + 10V; Amplitud = 4V (40 °C); Muestras de Retardo = 10.c. y(t): Canal = 2; Rango = 0 / ± 10V.d. Función: Voltios.

1.2. Sin Perturbaciones.

1.2.1. Objetivo del ejercicio.

Ajustar manualmente el valor de Vu a objeto de calentar el fluido de manera tal que la temperaturaalcance y se mantenga en la consigna de 40 °C, equivalente a 4 Voltios, sin considerar el efecto de las posiblesperturbaciones del sistema por variaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. Para obtener eldiagrama de bloques de la figura 1, realice los pasos que se indican a continuación.

Figura 1. Sistema en lazo abierto sin perturbaciones

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1.2.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Ajuste el potenciómetro del bloque SET POINT al valor de cero voltios, en la mitad, o a 50% de

su rango.3. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 1 y 18, 20 y 23, 24 y 29.4. Inicie la adquisición y en cuanto se presente la señal escalón ajuste el potenciómetro del Set Point

(Vu, en este caso) para lograr que la respuesta del sistema o trazo rojo se empareje con lareferencia o línea negra en el menor tiempo posible, con la menor distorsión posible, y con elmenor error posible.

5. Al finalizar la adquisición, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LAVENTANA DEL HISTÓRICO.

6. Ajuste el potenciómetro del Set Point a la mitad de su rango (0 Voltios).7. Otro integrante del grupo repite desde el paso 4 hasta que cada uno haya realizado dos intentos.8. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual.9. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.10. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H12 para efectos de post-laboratorio.

1.3. Con Perturbaciones.

1.3.1. Objetivo del ejercicio.

Ajustar manualmente el valor de Vu para compensar el efecto adverso que tienen sobre el sistema lasperturbaciones por causa de las variaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. El objeto es calentarel fluido de manera tal que la temperatura alcance y se mantenga en la consigna de 40 °C, equivalente a 4 Voltios.Para obtener el diagrama de bloques de la figura 2, realice los pasos que se indican a continuación.

1.3.2. Procedimiento

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.3. Ajuste el potenciómetro del bloque SET POINT al valor de cero voltios, en la mitad, o a 50% de

su rango.4. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 1 y 18, 20 y 23.5. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cables

de color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.6. Inicie la adquisición sin realizar ajuste alguno sobre el potenciómetro del Set Point.7. Al finalizar la adquisición, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA

Figura 2. Sistema en lazo cerrado con perturbaciones

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VENTANA DEL HISTÓRICO.8. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 24 y 29.9. Inicie la adquisición y en cuanto se presente la señal escalón ajuste el potenciómetro del Set Point

(Vu, en este caso) para lograr que la respuesta del sistema o trazo rojo se empareje con lareferencia o línea negra en el menor tiempo posible, con la menor distorsión posible, y con elmenor error posible.

10. Al finalizar la adquisición, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LAVENTANA DEL HISTÓRICO.

11. Ajuste el potenciómetro del Set Point a la mitad de su rango (0 Voltios).12. Otro integrante del grupo repite el paso 9 hasta que cada uno haya realizado dos intentos.13. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual.14. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.15. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H13 para efectos de post-laboratorio.

2. Respuesta del intercambiador de calor ante una entrada escalón no unitaria.

2.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 2.

2.1.1. Configuración del módulo G26.

1. Verifique que la fuente de alimentación del módulo G26 se encuentre apagada.2. Verifique que el módulo DACS/EV se encuentre apagado.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir entre los distintos módulos.4. Realice las conexiones eléctricas entre la fuente de alimentación y el módulo G26.5. Conecte la tierra de la fuente de alimentación con la tierra del módulo DACS / EV.6. Configure el bloque PROCESS en SLOW, todas las funciones de transferencia en LAG, y la

inversión en ODD.7. Configure el bloque RESET UNIT a OFF y SLOW.8. Configure el bloque SET / DISTURBANCE SIGNAL a 2V y REPEAT.9. Conecte el Canal 2 de las Entradas del DACS / EV al punto 34 del módulo G26.10. Conecte el Canal 1 de las Salidas del DACS / EV (0 / + 10V) al punto 18 del módulo G26.11. Encienda tanto la fuente de alimentación del módulo G26 como el módulo DACS/EV.

2.1.2. Configuración del sistema de adquisición de datos.

1. Inicie Windows, ejecute tanto la “Calculadora” como el “Paint” y mantengalas en segundo plano.2. Ejecute el Instrumento Virtual: Control_PID.exe.3. Configure el instrumento virtual con los siguientes valores

a. Muestreo: Cantidad = 200; Período = 75 ms.b. r(t): Canal = 1; Rango = 0 / + 10V; Amplitud = 4V (40 °C); Muestras de Retardo = 10.c. y(t): Canal = 2; Rango = 0 / ± 10V.d. Función: ºC.

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2.2. Sin Perturbaciones, Lazo Abierto.

2.2.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento del intercambiador de calor cuando en la entrada se tiene una señal deconsigna tipo escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C, a objeto de determinar los parámetroscaracterísticos de la función de transferencia de lazo abierto (función de transferencia del sistema). Esto sinconsiderar el efecto de las posibles perturbaciones por las variaciones en la temperatura del líquido que entra altanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 3, realice los pasos que se indican a continuación.

2.2.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 20 y 23, 24 y 29.3. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando que el

Error (g ) = Referencia - Salida.

To (°C) γ g (°C) τ (s)

γ: Ganancia estática del sistema; τ: Constante de tiempo del sistema.

4. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

2.3. Sin Perturbaciones, Lazo Cerrado.

2.3.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento del intercambiador de calor cuando en la entrada del sistema se tiene unaseñal de consigna tipo escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C, a objeto de determinar losparámetros característicos de la función de transferencia de lazo cerrado. Esto sin considerar el efecto de lasposibles perturbaciones por las variaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. Para obtener eldiagrama de bloques de la figura 4, realice los pasos que se indican a continuación.

Figura 3. Respuesta en lazo abierto sin perturbaciones.

Figura 4. Respuesta en lazo cerrado sin perturbaciones.

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2.3.2. Procedimiento.

1. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de lasconexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

2. Cambie la conexión del Canal 1 de las Salidas del DACS / EV (0 / + 10V) al punto 2 del móduloG26.

3. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 7 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.

4. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando que el

Error (g ) = Referencia - Salida.

To (°C) γ g (°C) τ (s)

γ: Ganancia estática del sistema; τ: Constante de tiempo del sistema.

5. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

2.4. Con Perturbaciones, Lazo Abierto.

2.4.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento del intercambiador de calor en lazo abierto cuando en la entrada del sistemase tiene una señal de consigna tipo escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. Esto, considerandoel efecto de las posibles perturbaciones al sistema por las variaciones en la temperatura del líquido que entra altanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 5, realice los pasos que se indican a continuación.

2.4.2. Procedimiento.

1. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de lasconexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

2. Cambie la conexión del Canal 1 de las Salidas del DACS / EV (0 / + 10V) al punto 18 delmódulo G26.

3. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 20 y 23.

4. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cablesde color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.

5. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura del siguiente valor.

Figura 5. Respuesta en lazo abierto con perturbaciones.

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Amplitud Perturbación (°C)

6. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.7. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 24 y 29.8. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando que el

Error (g ) = Referencia - Salida.

Amp. Pert. (°C) g Máximo (°C) g Mínimo (°C) g Promedio = ε εMax Min+

2

9. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

2.5. Con Perturbaciones, Lazo Cerrado.

2.5.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento del intercambiador de calor en lazo cerrado cuando en la entrada del sistemase tiene una señal de consigna tipo escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. Esto, considerandoel efecto de las posibles perturbaciones al sistema por las variaciones en la temperatura del líquido que entra altanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 6, realice los pasos que se indican a continuación.

2.5.2. Procedimiento.

1. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de lasconexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

2. Cambie la conexión del Canal 1 de las Salidas del DACS / EV (0 / + 10V) al punto 2 del móduloG26.

3. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 7 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.

4. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cablesde color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.

5. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando que el

Error (g ) = Referencia - Salida.

Figura 6. Respuesta en lazo cerrado con perturbaciones.

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Amp. Pert. (°C) g Máximo (°C) g Mínimo (°C) g Promedio = ε εMax Min+

2

6. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.7. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.8. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H25 para efectos de post-laboratorio.

3. Respuesta del intercambiador de calor ante una entrada escalón no unitaria,en lazo cerrado, y con acciones de control simples.

A continuación se realizarán una serie de ensayos en los cuales se apreciará, por separado, el efecto delas acciones de control: P, I, D, con y sin perturbaciones, para una mejor comprensión de su aporte en los sistemascon controlador y por tanto en lazo cerrado.

3.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 3.

3.1.1. Configuración del módulo G26.

1. Verifique que la fuente de alimentación del módulo G26 se encuentre apagada.2. Verifique que el módulo DACS/EV se encuentre apagado.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir entre los distintos módulos.4. Realice las conexiones eléctricas entre la fuente de alimentación y el módulo G26.5. Conecte la tierra de la fuente de alimentación con la tierra del módulo DACS / EV.6. Configure el bloque PROCESS en SLOW, todas las funciones de transferencia en LAG, y la

inversión en ODD.7. Configure el bloque RESET UNIT a OFF y SLOW.8. Configure el bloque SET / DISTURBANCE SIGNAL a 2V y REPEAT.9. Conecte el Canal 2 de las Entradas del DACS / EV al punto 34 del módulo G26.10. Conecte el Canal 1 de las Salidas del DACS / EV (0 / + 10V) al punto 2 del módulo G26.11. Encienda tanto la fuente de alimentación del módulo G26 como el módulo DACS/EV

3.1.2. Configuración del sistema de adquisición de datos.

1. Inicie Windows, ejecute tanto la “Calculadora” como el “Paint” y mantengalas en segundo plano.2. Ejecute el Instrumento Virtual: Control_PID.exe.3. Configure el instrumento virtual con los siguientes valores

a. Muestreo: Cantidad = 250; Período = 30 ms.b. r(t): Canal = 1; Rango = 0 / + 10V; Amplitud = 4V (40 °C); Muestras de Retardo = 10.c. y(t): Canal = 2; Rango = 0 / ± 10V.d. Función: ºC.

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3.2. Sin Perturbaciones, Acción Proporcional (Acción P).

3.2.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor para determinar en régimenpermanente el efecto del valor de la acción proporcional, Kp, en los parámetros característicos del sistema de lazocerrado. Como señal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalentea 40 °C. No se considera el efecto de las posibles perturbaciones del sistema por las variaciones en la temperaturadel líquido que entra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 7, realice los pasos que se indicana continuación.

3.2.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.3. Inicie la adquisición para graficar la respuesta con Kp = 1 y al finalizar esta, tome lectura de los

siguientes valores recordando que el Error (g ) = Referencia - Salida.

To (°C) γ g (°C) τ (s)

γ: Ganancia estática del sistema; τ: Constante de tiempo del sistema.

4. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.5. Retire la conexión entre los puntos 7 y 18.6. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 8, 14 y 18.7. Para cada uno de los siguientes valores de ganancia, Kp (0 % del rango es: giro a izquierda para

Kp = 0.4; B = 250 %):a. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.b. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

Kp To (°C) γ g (°C) τ (s)

0% Rango

25% Rango

50% Rango

75% Rango

100% Rango

Figura 7. Acción proporcional sin perturbaciones.

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8. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

9. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.10. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H32 para efectos de post-laboratorio.

3.3. Sin Perturbaciones, Acción Integral (Acción I).

3.3.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor para determinar en régimen

permanente el efecto del valor de la acción integral, τi, en los parámetros característicos y la señal de error delsistema de lazo cerrado. Como señal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4Voltios, equivalente a 40 °C. No se considera el efecto de las posibles perturbaciones al sistema por lasvariaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura8, realice los pasos que se indican a continuación.

3.3.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Modifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 600.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.4. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.5. Inicie la adquisición para graficar en el histórico la respuesta con Kp = 1 y sin acción integral.6. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL

HISTÓRICO.7. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 9 y 17.

8. Para cada uno de los siguientes valores de tiempo de integración, τi (0 % del rango es: giro a

izquierda para τi = 4 mS, ó 0.4 S):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET

UNIT, para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito integrador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores

recordando que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

τi To (°C) γ g (°C) τ (s)

0% Rango

Figura 8. Acción integral sin perturbaciones

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τi To (°C) γ g (°C) τ (s)

50% Rango

75% Rango

87% Rango

95% Rango

9. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

10. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.11. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H33 para efectos de post-laboratorio.

3.4. Sin Perturbaciones, Acción Diferencial (Acción D).

3.4.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor para determinar en régimen

permanente el efecto del valor de la acción diferencial, τd, en los parámetros característicos del sistema de lazocerrado. Como señal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalentea 40 °C. No se considera el efecto de las posibles perturbaciones del sistema por variaciones en la temperaturadel líquido que entra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 9, realice los pasos que se indicana continuación.

3.4.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Modifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 500.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV4. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.5. Inicie la adquisición para graficar en el histórico la respuesta con Kp = 1 y sin acción diferencial.6. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL

HISTÓRICO.7. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 11 y 17.

8. Para cada uno de los siguientes valores de tiempo de diferenciación, τd (0 % del rango es: giro

a izquierda para τd = 0 mS, o S):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

Figura 9. Acción diferencial sin perturbaciones

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 12 / 25

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito derivador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

τd To (°C) γ g (°C) τ (s)

0% Rango

50% Rango

75% Rango

87% Rango

95% Rango

9. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

10. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.11. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H34 para efectos de post-laboratorio.

3.5. Con Perturbaciones, Acción Proporcional (Acción P).

3.5.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor para determinar en régimenpermanente el efecto del valor de la acción proporcional, Kp, en la señal de error del sistema de lazo cerrado.Como señal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40°C. Se considera el efecto de las posibles perturbaciones al sistema por las variaciones en la temperatura dellíquido que entra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 10, realice los pasos que se indicana continuación.

3.5.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Modifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 600.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.4. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 8, 14 y 18, 20 y 23, 34 y 35.5. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cables

de color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.6. Inicie la adquisición para graficar las perturbaciones en el histórico.

Figura 10. Acción proporcional con perturbaciones.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 13 / 25

7. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

8. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 24 y 29.

9. Para cada uno de los siguientes valores de ganancia, Kp (0 % del rango es: giro a izquierda paraKp = 0.4; B = 250 %):a. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.b. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

Kp AmplitudPert. (°C)

g Máximo

(°C)g Mínimo

(°C)g Promedio =

ε εMax Min+2

0% Rango

25% Rango

50% Rango

75% Rango

100% Rango

10. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

11. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.12. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H35 para efectos de post-laboratorio

3.6. Con Perturbaciones, Acción Integral (Acción I).

3.6.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor para determinar en régimen

permanente el efecto del valor de la acción integral, τi, en la señal de error del sistema de lazo cerrado. Comoseñal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. Seconsidera el efecto de las posibles perturbaciones al sistema por las variaciones en la temperatura del líquido queentra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 11, realice los pasos que se indican acontinuación.

3.6.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.

Figura 11. Acción integral con perturbaciones

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 14 / 25

2. Verifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 600.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.4. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 18, 20 y 23, 34 y 35.5. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cables

de color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.6. Inicie la adquisición para graficar las perturbaciones en el histórico.7. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL

HISTÓRICO.8. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 9 y 17, 24 y 29.

9. Para cada uno de los siguientes valores de tiempo de integración, τi (0 % del rango es: giro a

izquierda para τi = 4 mS, ó 0.4 S):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito integrador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

τiAmplitudPert. (°C)

g Máximo

(°C)g Mínimo

(°C)g Promedio =

ε εMax Min+2

0% Rango

50% Rango

75% Rango

87% Rango

95% Rango

10. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

11. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.12. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H36 para efectos de post-laboratorio.

3.7. Con Perturbaciones, Acción Diferencial (Acción D).

3.7.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor para determinar en régimen

permanente el efecto del valor de la acción diferencial, τd, en la señal de error del sistema de lazo cerrado. Comoseñal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. Seconsidera el efecto de las posibles perturbaciones del sistema por variaciones en la temperatura del líquido queentra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 12, realice los pasos que se indican acontinuación.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 15 / 25

3.7.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Verifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 600.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.4. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 18, 20 y 23, 34 y 35.5. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cables

de color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.6. Inicie la adquisición para graficar las perturbaciones en el histórico.7. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL

HISTÓRICO.8. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 11 y 17, 24 y 29.

9. Para cada uno de los siguientes valores de tiempo de diferenciación, τd (0 % del rango es: giro

a izquierda para τd = 0 mS, o S):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito derivador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

τdAmplitudPert. (°C)

g Máximo

(°C)g Mínimo

(°C)g Promedio =

ε εMax Min+2

0% Rango

50% Rango

75% Rango

87% Rango

95% Rango

10. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

11. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.12. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H37 para efectos de post-laboratorio.

Figura 12. Acción diferencial con perturbaciones

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 16 / 25

4. Respuesta del intercambiador de calor ante una entrada escalón no unitaria,en lazo cerrado, y con acciones de control compuestas y diferentes.

A continuación se realizarán una serie de ensayos en los cuales se apreciará el efecto de las acciones decontrol: PI, y PD, con y sin perturbaciones, para una mejor comprensión del efecto que tiene una acción sobrela otra en los sistemas con controlador y por tanto en lazo cerrado.

4.1. Configuración de los equipos para las actividades del punto 4.

4.1.1. Configuración del módulo G26.

1. Verifique que la fuente de alimentación del módulo G26 se encuentre apagada.2. Verifique que el módulo DACS/EV se encuentre apagado.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir entre los distintos módulos.4. Realice las conexiones eléctricas entre la fuente de alimentación y el módulo G26.5. Conecte la tierra de la fuente de alimentación con la tierra del módulo DACS / EV.6. Configure el bloque PROCESS en SLOW, todas las funciones de transferencia en LAG, y la

inversión en ODD.7. Configure el bloque RESET UNIT a OFF y SLOW.8. Configure el bloque SET / DISTURBANCE SIGNAL a 2V y REPEAT.9. Conecte el Canal 2 de las Entradas del DACS / EV al punto 34 del módulo G26.10. Conecte el Canal 1 de las Salidas del DACS / EV (0 / + 10V) al punto 2 del módulo G26.11. Encienda tanto la fuente de alimentación del módulo G26 como el módulo DACS/EV.

4.1.2. Configuración del sistema de adquisición de datos.

1. Inicie Windows, ejecute tanto la “Calculadora” como el “Paint” y mantengalas en segundo plano.2. Ejecute el Instrumento Virtual: Control_PID.exe.3. Configure el instrumento virtual con los siguientes valores

a. Muestreo: Cantidad = 350; Período = 30 ms.b. r(t): Canal = 1; Rango = 0 / + 10V; Amplitud = 4V (40 °C); Muestras de Retardo = 10.c. y(t): Canal = 2; Rango = 0 / ± 10V.d. Función: ºC.

4.2. Sin Perturbaciones, Acción PI, Kp fijo, τi variable.

4.2.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor en función del valor de la acción

integral, τi, para un valor fijo de la acción proporcional, Kp. Como señal de entrada, consigna, o referencia setiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. No se considera el efecto de las posiblesperturbaciones del sistema por variaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. Para obtener eldiagrama de bloques de la figura 13, realice los pasos que se indican a continuación.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 17 / 25

4.2.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.

2. Ajuste el valor de τi a 0 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para τi = 4 mS, ó 0.4S).

3. Ajuste el valor de Kp a 25 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para Kp = 0.4; B =250 %).

4. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 7 y 8, 14 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.

5. Inicie la adquisición para graficar la respuesta sin acción integral y al finalizar esta, tome lectura

de los siguientes valores recordando que el Error (g ) = Referencia - Salida.

To (°C) g (°C)

6. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.7. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 9 y 10.

8. Para cada uno de los siguientes valores de tiempo de integración, τi (0 % del rango es: giro a

izquierda para τi = 4 mS, ó 0.4 S):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito integrador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

τi To (°C) g (°C) Mp (ºC) ts

0% Rango

50% Rango

75% Rango

87% Rango

95% Rango

Mp : Amplitud de máximo pico; ts: Tiempo estabilización.

9. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

10. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.

Figura 13. Acción proporcional integral sin perturbaciones.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 18 / 25

11. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H42 para efectos de post-laboratorio.

4.3. Sin Perturbaciones, Acción PI , Kp variable, τi fijo.

4.3.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor en función del valor de la acción

proporcional, Kp, para un valor fijo de la acción integral, τi. Como señal de entrada, consigna, o referencia setiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. No se considera el efecto de las posiblesperturbaciones del sistema por variaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. Para obtener eldiagrama de bloques de la figura 13, realice los pasos que se indican a continuación.

4.3.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Verifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 350.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

4. Ajuste el valor de τi a 75% de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para τi = 4 mS, ó 0.4S).

5. Ajuste el valor de Kp a 0 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para Kp = 0.4; B =250 %).

6. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 7 y 8, 14 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.

7. Inicie la adquisición para graficar la respuesta sin acción integral y al finalizar esta, tome lectura

de los siguientes valores recordando que el Error (g ) = Referencia - Salida.

To (°C) g (°C)

8. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.9. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 9 y 10.10. Para los siguientes valores de ganancia, Kp (0 % del rango es: giro a izquierda para Kp = 0.4; B

= 250 %):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito integrador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

Kp To (°C) g (°C) Mp ts

0% Rango

25% Rango

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 19 / 25

50% Rango

75% Rango

100% Rango

Mp : Amplitud de máximo pico; ts: Tiempo estabilización.

11. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

12. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.13. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H43 para efectos de post-laboratorio.

4.4. Con Perturbaciones, Acción PI, Kp variable, τi fijo.

4.4.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del Intercambiador de calor en régimen permanente en

función de un valor constante en la acción integral, τi, para distintos valores de la acción proporcional, Kp. Comoseñal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. Seconsidera el efecto de las posibles perturbaciones del sistema por variaciones en la temperatura del líquido queentra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 14, realice los pasos que se indican acontinuación.

4.4.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Modifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 600.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

4. Ajuste el valor de τi a 75 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para τi = 4 mS, ó 0.4S).

5. Ajuste el valor de Kp a 0 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para Kp = 0.4; B =250 %).

6. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 7 y 8, 9 y 10, 14 y 18, 20 y 23, 34 y 35.

7. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cablesde color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.

8. Inicie la adquisición para graficar las perturbaciones en el histórico.9. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL

HISTÓRICO.10. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

Figura 14. Acción proporcional integral con perturbaciones.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 20 / 25

rojo), puntos: 24 y 29.11. Para cada uno de los siguientes valores de ganancia, Kp (0 % del rango es: giro a izquierda para

Kp = 0.4; B = 250 %):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito integrador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

Kp AmplitudPert. (°C)

g Máximo

(°C)g Mínimo

(°C)g Promedio =

ε εMax Min+2

0% Rango

25% Rango

50% Rango

75% Rango

100% Rango

12. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

13. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.14. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H44 para efectos de post-laboratorio.

4.5. Sin Perturbaciones, Acción PD, Kp fijo, τd variable.

4.5.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor en función del valor de la acción

diferencial, τd, para un valor fijo de la acción proporcional, Kp. Como señal de entrada, consigna, o referenciase tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. No se considera el efecto de las posiblesperturbaciones del sistema por variaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. Para obtener eldiagrama de bloques de la figura 15, realice los pasos que se indican a continuación.

4.5.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Modifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 350.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

Figura 15. Acción proporcional diferencial sin perturbaciones.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 21 / 25

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

4. Ajuste el valor de τd a 0 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para τd = 0 mS, o S).5. Ajuste el valor de Kp a 0 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para Kp = 0.4; B =

250 %).6. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 7 y 8, 14 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.7. Inicie la adquisición para graficar la respuesta sin acción diferencial y al finalizar esta, tome

lectura de los siguientes valores recordando que el Error (g ) = Referencia - Salida.

To (°C) g (°C)

8. Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.9. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 11 y 12.

10. Para cada uno de los siguientes valores de tiempo de diferenciación, τd (0 % del rango es: giro

a izquierda para τd = 0 mS, o S):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito derivador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

τd To (°C) g (°C) Mp ts

0% Rango

50% Rango

75% Rango

87% Rango

95% Rango

Mp : Amplitud de máximo pico; ts: Tiempo estabilización.

11. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

12. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.13. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H45 para efectos de post-laboratorio.

4.6. Sin Perturbaciones, Acción PD, Kp variable, τd fijo.

4.6.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del intercambiador de calor en función del valor de la acción

proporcional, Kp, para un valor fijo de la acción diferencial, τd . Como señal de entrada, consigna, o referenciase tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40 °C. No se considera el efecto de las posibles

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 22 / 25

perturbaciones al sistema por las variaciones en la temperatura del líquido que entra al tanque. Para obtener eldiagrama de bloques de la figura 15, realice los pasos que se indican a continuación.

4.6.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Verifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 3503. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

4. Ajuste el valor de τd a 75% de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para τd = 4 mS, ó 0.4S).

5. Ajuste el valor de Kp a 0 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para Kp = 0.4; B =250 %).

6. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 7 y 8, 14 y 18, 20 y 23, 24 y 29, 34 y 35.

7. Inicie la adquisición para graficar en el histórico la respuesta sin acción diferencial.8. Pare la ejecución del instrumento virtual.9. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 11 y 12.10. Para cada uno de los siguientes valores de ganancia, Kp (0 % del rango es: giro a izquierda para

Kp = 0.4; B = 250 %):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito derivador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

Kp To (°C) g (°C) Mp ts

0% Rango

25% Rango

50% Rango

75% Rango

100% Rango

Mp : Amplitud de máximo pico; ts: Tiempo estabilización.

11. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

12. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.13. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H46 para efectos de post-laboratorio.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 23 / 25

4.7. Con Perturbaciones, Acción PD, Kp variable, τd fijo.

4.7.1. Objetivo del ejercicio.

Observar el comportamiento en la respuesta del Intercambiador de calor en régimen permanente en

función de un valor constante en la acción diferencial, τd, para distintos valores de la acción proporcional, Kp.Como señal de entrada, consigna, o referencia se tiene un escalón con amplitud de 4 Voltios, equivalente a 40°C. Se considera el efecto de las posibles perturbaciones del sistema por variaciones en la temperatura del líquidoque entra al tanque. Para obtener el diagrama de bloques de la figura 16, realice los pasos que se indican acontinuación.

4.7.2. Procedimiento.

1. Limpie la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón y la opción “Clear Chart”.2. Modifique en el instrumento virtual el Muestreo para una cantidad igual a 600.3. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 a excepción de las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

4. Ajuste el valor de τd a 75 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para τd = 4 mS, ó0.4 S).

5. Ajuste el valor de Kp a 0 % de su rango (0 % del rango es: giro a izquierda para Kp = 0.4; B =250 %).

6. Realice los siguientes puentes de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de colorrojo), puntos: 7 y 8, 11 y 12, 14 y 18, 20 y 23, 34 y 35.

7. Realice los siguientes puentes de conexión para las perturbaciones (se sugiere utilizar los cablesde color negro), puntos: 4 y 27, 28 y 33.

8. Inicie la adquisición para graficar las perturbaciones en el histórico.9. Al finalizar, Pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DEL

HISTÓRICO.10. Realice el siguiente puente de conexión para el proceso (se sugiere utilizar los cables de color

rojo), puntos: 24 y 29.11. Para cada uno de los siguientes valores de ganancia, Kp (0 % del rango es: giro a izquierda para

Kp = 0.4; B = 250 %):a. Presione durante 1 segundo o más el pulsador “Man Reset” en el bloque RESET UNIT,

para garantizar condiciones iniciales = 0 en el circuito derivador.b. Inicie la adquisición y al finalizar esta, tome lectura de los siguientes valores recordando

que el Error (g ) = Referencia - Salida.c. NO LIMPIE LA VENTANA DEL HISTÓRICO.

Figura 16. Acción proporcional diferencial con perturbaciones.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 24 / 25

Kp AmplitudPert. (°C)

g Máximo

(°C)g Mínimo

(°C)g Promedio =

ε εMax Min+2

0% Rango

25% Rango

50% Rango

75% Rango

100% Rango

12. Al finalizar, pare la ejecución del instrumento virtual y NO LIMPIE LA VENTANA DELHISTÓRICO.

13. Capture la ventana del Histórico con el botón derecho del ratón utilizando la opción “Copy Data”.14. Pegue en el Paint y guardela con el nombre H47 para efectos de post-laboratorio.15. Procedimiento de cierre:

a. Guarde todas las imágenes obtenidas en un pendrive de su propiedad a efectos depostlaboratorio.

b. Cierre todas las aplicaciones abiertas en el computador.c. Apague la fuente de alimentación del módulo G26.d. Apague el módulo DACS/EV.e. Apague el computador.f. Retire cualquier cable de conexión que pueda existir sobre el módulo G26 incluyendo las

conexiones con la fuente de alimentación y el módulo DACS/EV.

UNET, Dpto. Ing. Electrónica, Tito González, 10 Nov 2016, Práctica: Control PID: Actividades de Laboratorio. 25 / 25