Teoría de Control: Prueba del Proceso Escalón

Existen una serie de métodos experimentales de ajuste de controladores PID. Estos métodos no requieren obtener un modelo del proceso, ni realizar cálculos matemáticos. Se basan en realizar un experimento sobre el proceso y aplicar unas sencillas reglas.

Método basado en la curva de reacción o Prueba del Proceso Escalón

1.- Con el controlador en posición manual (es decir, el circuito abierto), se aplica al proceso un cambio escalón en la señal de salida del controlador. La magnitud del cambio debe ser lo suficientemente grande como para que se pueda medir el cambio consecuente en la señal de salida del transmisor, pero no tanto como para que las no linealidades del proceso ocasionen la distorsión de la respuesta.

2.- La respuesta de la señal de salida del transmisor se registra con graficador de papel continuo, o sistema de adquisición de señal digital. La graficación debe cubrir el período completo de la prueba, desde la introducción de la prueba escalón hasta que el sistema alcance un nuevo estado estacionario. La prueba puede durar entre unos cuantos minutos y varias horas, dependiendo de las características de respuesta del proceso.

Consideremos el siguiente proceso de un intercambiador de calor:

El desempeño del circuito se describe a continuación:

Las variaciones en la temperatura de salida se captan en el sensor transmisor y se envían al controlador, donde se realiza la comparación con el valor de referencia o set point y se toma la decisión de corrección, la cual, a su vez, ocasiona que varie la posición de la válvula de control y, consecuentemente, el flujo de vapor, varíen; las variaciones en el flujo de vapor ocasionan que varíe la temperatura de salida para alcanzar el valor de referencia, con lo que se completa el circuito.

Como se aplicaría el método de la curva de reacción?

Consiredemos que se desconecta el controlador y se lleva el intercambiador a un valor estable de temperatura de salida: si perturbamos el proceso con una variación del flujo de vapor ( m(t) ), por ejemplo una apertura de la valvula con una señal similar a un escalón y graficamos la respuesta de temperatura (C(t)):

Si se obtiene una curva S como la que se observa en la figura anterior el sistema se puede caracterizar como un sistema de primer orden más tiempo muerto.