Identificación y sintonización de controladores PID para procesos de integración

Abstract

Control systems determine an important part in modern industrial processes, where they are used, to adjust variables. These stages are useful to prevent failures, capable of paralyzing the plant for long periods of time. To apply adequate control, the dynamic behavior of the process must be known. In the integrating systems this leads to a series of high-grade differential equations. The present task proposes a methodology that allows the characterization of an integral system in a practical way, then to implement an optimal control design. For the identification of the system, a method consisting of two stages, a derivative identification, and a method of characterization of self-regulated systems are proposed to obtain the necessary parameters and thus obtain the system transfer function, After the results, a control design was implemented, to apply it, different tuning methods were used, which were the methods of Ziegler Nichols, Coheen Coob and Lambda, and thus find the parameters of system gains. knowing the above, comparison tests were performed between the different methods used and it was obtained that the best method was to derive the signal and apply the smith's method characterization, after finding the dynamics of the process, the different tuning methods were applied, compared and it was obtained that the most efficient method was the tuning of Ziegler Nichols for a PD controller, since the signal stabilizes in less time and does not present almost damping, To validate the tests, comparisons is make it with a theoretical method and with a device that allows modeling a real DC motor.

Los sistemas de control establecen una parte importante en los procesos industriales modernos, donde se utilizan, para ajustar variables. Esta etapa sirve para prevenir fallas, capaces de paralizar la planta durante largos periodos de tiempo. Para aplicar un debido control se debe conocer el comportamiento dinámico del proceso. En los sistemas integrantes esto conlleva a una serie de ecuaciones diferenciales de alto grado. El presente trabajo propone una metodología que permita la caracterización de un sistema integrante de manera práctica, luego implementar un diseño de control óptimo. Para la identificación del sistema se propone un método que consta de dos etapas una identificación derivativa, y un método de caracterización de sistemas autorregulados para obtener los parámetros necesarios y así obtener la función de transferencia del sistema, luego de los resultados se implementó un diseño de control, para aplicarlo se utilizaron diferentes métodos de sintonización los cuales fueron los métodos de Ziegler Nichols, Coheen Coob y Lambda, y así hallar los parámetros de ganancias del sistema. Teniendo en cuenta lo anterior se realizaron pruebas de comparación entre los diferentes métodos utilizados y se obtuvo como resultado que el mejor método fue el de derivar la señal y aplicar el método de caracterización de Smith, luego de hallar la dinámica del proceso se aplicaron los diferentes métodos de sintonización, se compararon y se obtuvo como resultado que el método más eficiente fue la sintonización de Ziegler Nichols para un controlador PD, ya que la señal se estabiliza en menor tiempo y no presenta casi amortiguamiento, Para validar las pruebas se realizaron comparaciones con un método teórico y con un equipo que permite modelar un Motor DC real.