Sintonizacion de controladores - Ingeniera 15 (1,2): 39-52,...

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Ingeniería 15 (1,2): 39-52, ISSN: 1409-2441; 2005. San José, Costa Rica ACTUALIZACIÓN DEL MÉTODO DE SINTONIZACIÓN DE CONTROLADORES DE ZIEGLER Y NICHOLS Resumen Se presentan las reglas de sintonización de controladores de Ziegler y Nichols en su forma original y se describen sus características principales. Además, se actualizan estas ecuaciones de sintonización, para su utilización con los controladores PID actuales y los modelos identificados a partir de la curva de reacción del proceso. Mediante un ejemplo se muestra la utilización de las reglas actualizadas. Palabras clave: controladores PID, métodos de sintonización, Ziegler y Nichols Abstract The original Ziegler y Nichols tuning rules and its main characteristics are presented. These tuning rules are updated for use with modern PID controllers and process models obtained from the process reaction curve, an example is presented showing the use of the updated rules. Key words: PID controllers, tuning methods, Ziegler and Nichols Recibido: 8 de noviembre del 2004 Aprobado: 2 de junio del 2005 1. INTRODUCCIÓN Al momento en que Taylor Instrument introdujo al mercado, en 1940, el primer controlador PID , el Fulscope modelo 100, no existía un procedimiento sistemático para la sintonización de los controladores industriales. Hasta esa fecha, los controladores P, PI o PD, se sintonizaban, básicamente, mediante procedimientos de prueba y error. John Ziegler y Nathaniel Nichols, ingenieros de Taylor, se abocaron entonces a la tarea de realizar pruebas experimentales con varios procesos para determinar una forma simple de sintonizar el nuevo controlador. El resultado de ese trabajo, fue el método de sintonización ampliamente conocido como método de Ziegler y Nichols (Ziegler & Nichols, 1942), el cual despertó reacciones encontradas al momento de su presentación, en la reunión anual de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) en 1941 (Bickley, 1990). A pesar de que han transcurrido ya más de sesenta años desde su desarrollo, el método de Ziegler y Nichols se sigue empleando, ya sea en su versión original o con modi f caciones. Sin embargo, en la literatura se encuentran con frecuencia errores en su aplicación, o controversias sobre el tipo de controlador PID para el cual fue desarrollado. Se presenta aquí una actualización de las reglas de sintonización de controladores de Ziegler y Nichols, sin entrar a compararlas con otras técnicas; el artículo está organizado de la siguiente forma: en el apartado 2 se presentan las ecuaciones tal como fueron derivadas originalmente por Víctor M. Alfaro Ruiz
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Ingeniería 15 (1,2): 39-52, ISSN: 1409-2441; 2005. San José, Costa Rica 40 Ziegler y Nichols; en el apartado 3 se analizan las características que de f nen la aplicación del método; en el apartado 4 se actualizan las reglas de sintonización a los controladores PID Ideal y Serie actuales y a la utilización de los modelos de primer y segundo orden más tiempo muerto, identi f cados a partir de la curva de reacción del proceso; y en el
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