MÉTODOS DE AJUSTE AUTOMÁTICO

El instrumento controlador dispone de un algoritmo de autoajuste de las acciones de control que le permite sintonizar con una amplia gama de procesos industriales.

AJUSTE AUTOMÁTICO

Existen 2 formas de realizar el autoajuste:

1.- La aplicación de una señal de prueba al proceso, y el análisis de su respuesta con la obtención de un modelo matemático y el diseño analítico del controlador, o bien el uso de las formas del método de ganancia limite de Ziegler y Nichols.

En el primer caso, el operador envía una señal de prueba y el sistema obtiene un modelo que minimiza la señal de error: donde β está relacionada con la razón de amortiguamiento. Una vez estimadas las características del modelo, lo que precisa un cierto tiempo, el ordenador calcula los parámetros PID que minimizan el error.

Los métodos de Chindambara y de Kraus y Myron están basados en el método de ganancia límite. Analizan la señal de error obtenida ante cambios en el punto de consigna o en la carga del proceso y son fácilmente programables en el ordenador del proceso.

En el método de Chindambara se dan valores aproximados a las acciones del controlador y se aplican las fórmulas siguientes para obtener de forma iterativa los nuevos valores PID.

Siendo:

un valor relacionado con la relación de amortiguación. (Si R = 22 se tiene una relación de amortiguación de 0.25).a y b son las áreas de las ondas cortadas por la recta de consigna (o las longitudes de las crestas).P es el periodo de la oscilación amortiguada en minutos.

En el método de Kraus y Myron se intenta obtener el mínimo tiempo de subida fijando limitaciones en el amortiguamiento b/a y en la primera recuperación a/∆PC.

Las fórmulas de Ziegler y Nichols dan: TI = P/1,2 (o P/2 en PID) y TD = P/8 que aplicados al controlador darán un nuevo amortiguamiento b/a y recuperación a/∆PC que no deben sobrepasar los limites anteriores. Si lo hacen, el controlador varía su ganancia para cumplir con esta condición y, por lo tanto, calcula nuevos valores TI y TD.

Si al aplicar estos métodos el proceso entra en oscilación, la perturbación consiguiente puede invalidar la aplicación, si el proceso no lo permite.

2.- El análisis continuo u ocasional (ante una perturbación o una modificación del punto de consigna) del proceso sin aplicar señales de prueba sin perturbar pues, el proceso, pero con el inconveniente de no detectar los cambios lentos del mismo. Se trata de controladores adaptativos.Un controlador adaptativo es un tipo de control no lineal el cual puede modificar su comportamiento en respuesta a cambios en la dinámica del sistema a las perturbaciones. Se presenta una solución en tiempo real al problema de diseño para sistemas con parámetros conocidos.

Existen 2 tipos de controladores adaptativos:

Adaptativos con modelo de referencia

Controladores autoajustables

Los primeros intentan alcanzar para una señal de entrada definida, un comportamiento de lazo cerrado dado por su modelo de referencia. Mientras que los segundos tratan de alcanzar un control óptimo, sujeto a un tipo de controlador y a obtener información del proceso y sus señales. Los autoajustables tienen la ventaja de que se adaptan para cualquier caso y en particular para perturbaciones no medibles.Se pueden utilizar en procesos industriales muy complejos donde la variación de los parámetros de un sistema no se puede determinar desde el inicio.

En este método, el ordenador puede utilizarse para ajustar las acciones de control con técnicas off-line, que trabajan con modelos dinámicos del proceso, y con técnicas on-line, que identifican la dinámica del proceso con la planta en operación. El ordenador realiza los cálculos, verifica lo que ha hecho el operador y realiza los ajustes en el controlador.

Cabe señalar que en los controladores analógicos, neumáticos o electrónicos, el ajuste de valores de las acciones se realiza en diales de pequeño diámetro con graduaciones muy separadas, con lo cual la precisión no supera el del valor seleccionado.

En cambio, los controladores digitales permiten ajustes exactos y repetitivos, lo que es indudablemente una ventaja, si cualquier aparato es sustituido por razones de mantenimiento.En el caso del control distribuido o integrado, el fabricante tiene disponibles varios algoritmos de control que complementan la clásica regulación proporcional + integral + derivativa, y que permiten también el autoajuste de las unidades de control, con la tendencia actual a utilizar sistemas expertos para el ajuste de los controladores en los procesos complejos y críticos.

El sistema experto contiene, por un lado los sistemas de tanteo (prueba y error), para el ensayo de los ajustes de las acciones de control y la comprobación de sus efectos en el comportamiento del lazo y, por el otro, el desarrollo y el mantenimiento de alguna propiedad del proceso que permita la crítica y el cambio de los ajustes realizados con el método de tanteo.