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2015 - 2
Isabel
Facultadde Ingeniería,UNAM
2015 - 2
Control de presión
ISABEL 2015 - 2
2
Contenido
1 Objetivo.............................................................................................................................. 3
2 Material yequipo................................................................................................................ 3
3 Desarrollo........................................................................................................................... 3
4 Hoja de resultados............................................................................................................... 4
5 Conclusiones......................................................................................................................10
ISABEL 2015 - 2
3
1 Objetivo
Al concluir la práctica el alumno se familiarizará con el uso de los controladores PID Entenderá
conceptos tales como: Ganancia, realimentación, estabilidad y tipos de respuesta del sistema.
2 Material y equipo
1 Fuente PS1/EV
1 Módulode PresiónTY35/EV y ControladorG35.
1 Osciloscopio.
1 GraficadorGraphtec.1 Multímetro.
1 Juegode cablespara conexión.
1 Cable de conexiónDIN 7.
4 Cablesde alimentación.
1 Juegode puntaspara multímetro.
1 ConectorBNCo punta para osciloscopio.
3 Desarrollo
Para el desarrollode lapráctica se utilizaráunsistemaque constade dos módulos, el módulo G35
y el módulo TY35 (ver figura 1).
Control proporcional (P)
Control proporcional integral (PI)
ISABEL 2015 - 2
4
Control proporcional derivativo (PD)
Control proporcional integral derivativo (PID)
4 Hoja de resultados
1. ¿Cuál fue el objetivo de la práctica?
Familiarizarnos con el uso de los controladores PID y entender los conceptos de ganancia,
realimentación, estabilidad y tipos de respuesta de un sistema.
2. ¿ Qué observóenlarespuestadel sistemaconacciónde control proporcional, cuando se aplicó
un escalónpositivo?.Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas
escalas.
El sobrepaso fue muy pequeño al aplicar el escalon positivo, el sistema se estabilizó en un valor
muy proximo al valor pico además de la oscilacion es imperceptible en la respuesta graficada.
3. ¿ Qué observóenlarespuestadel sistemaconacciónde control proporcional, cuando se aplicó
un escalónnegativo?.Anexe lagráficacorrespondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas
escalas.
ISABEL 2015 - 2
5
Comparando este resultado con el punto anterior podemos ver que el tiempo de oscilación fue
mayor, pero el sobrepaso continuo con un porcentaje muy pequeño.
4. Anote susconclusionesreferentesal efectoque ejerció la acción de control proporcional sobre
este sistema en particular.
Comprobamoslamaneraenque trabaja un controladorproporcional,el cual lasalidade este esel
resultado de la señal de error y la ganancia proporcional. Con ello pudimos observar que el
sistema opero con un error tolerable que permite una estabilización y ganancia correctas.
5. ¿ Qué observóenlarespuestadel sistemaconacciónde control proporcional integral cuandose
aplicó un escalón positivo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus
respectivas escalas.
ISABEL 2015 - 2
6
Observamos que el tiempo pico fue muy alto, lo que consumió más energía al arranque, y que
para poder lograr estabilizarse el sistema oscila hasta lograr estabilizarse en 2.25 V.
6. ¿ Qué observóenlarespuesta del sistema con acción de control proporcional integral, cuando
se aplicó un escalón negativo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus
respectivas escalas.
Para lograr estabilizarse, el sistema oscilo durante un tiempo considerable hasta que alcanzo el
valor de 1.75 V, donde se estabilizó. Observamos una respuesta satisfactoria de este sistema
subamortiguado.
7. Anote sus conclusiones referentes al efecto que ejerció la acción de control proporcional
integral sobre este sistema en particular.
Comprobamoslamaneraenque el control integral actúa enun sistema,integrandoel error locual
tiene lafunciónde promediarloosumarloporun períododeterminadoque luego es multiplicado
por una constante Ki. Posteriormente, la respuesta integral es adicionada al modo Proporcional
para formar el control P + I con el propósitode obtenerunarespuestaestabledel sistemasinerror
estacionario.
En resumen, la respuesta de un regulador PI será la suma de las respuestas debidas a un control
proporcional P, que será instantánea a detección de la señal de error, y con un cierto retardo
entrará en acción el control integral I, que será el encargado de anular totalmente la señal de
error.
8. ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control proporcional derivativo,
cuandose aplicóunescalónpositivo?.Anexelagráficacorrespondientevoltaje contra tiempo con
sus respectivas escalas.
ISABEL 2015 - 2
7
La respuesresultomuyparecidacuando se tenía un control proporcional, donde la oscilacion era
mínima y el sobrepaso apenas era más alto en el punto donde la señal de volvía estable. En este
caso la señal de estabilizo en 2 V.
9. ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control proporcional derivativo,
cuandose aplicóunescalónnegativo?.Anexe lagráficacorrespondiente voltaje contratiempocon
sus respectivas escalas.
El sistema bajo abruptamente al aplicar el escalon negativo con un sobrepaso pequeño
considerando que la señal se estabilizo en 2 V, el periodo de oscilacion fue muy pequeño.
10. Anote sus conclusiones referentes al efecto que ejerció la acción de control proporcional
derivativo sobre este sistema en particular.
ISABEL 2015 - 2
8
El controladorderivativose opone adesviacionesde laseñal de entrada,conunarespuestaque es
proporcional a la rapidez con que se producen éstas.
En los controladores diferenciales, al ser la derivada de una constante igual a cero, el control
derivativo no ejerce ningún efecto, siendo únicamente práctico en aquellos casos en los que la
señal de error varía en el tiempo de forma continua, por lo que, el análisis de este controlador
ante una señal de error tipo escalón no tiene sentido.
Indagando un poco en el tema, este tipo de controlador se utiliza en sistemas que deben actuar
muy rápidamente, ofreciendo una respuesta tal que provoca que la salida continuamente esté
cambiando de valor.
Para finalizar, al actuar conjuntamente con un controlador proporcional las características de un
controladorderivativo,provocanunaapreciable mejorade lavelocidadde respuesta del sistema,
aunque pierde precisiónenlasalida(durante el tiempode funcionamientodel control derivativo).
11 ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control PID, cuando se aplicó un
escalón positivo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas
escalas.
El porcentaje de sobrepasoesalto,ademásde que el momentoenel que la señal se asienta tarda
en comparación con los otros tipos de control. La señal se asienta en 2 V.
ISABEL 2015 - 2
9
12. ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control PID, cuando se aplicó un
escalón negativo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas
escalas.
Al aplicarel escalonnegativoobservamosque lacaidade la señal fue muy drástica. El tiempo pico
no destacaencomparacióncon el valorde asentamientoel cual se encuentraen 1.75 V. El tiempo
de oscilacion es muy parecido en duración en comparación del punto 11.
13. Anote sus conclusiones referentes al efecto que ejerció la acción de control PID sobre este
sistema en particular.
Observamosque se aprovecharonlasventajasde cadaunode loscontroladores de manera,que si
la señal de error varía lentamente en el tiempo, predomina la acción proporcional e integral y,
mientras que si la señal de error varía rápidamente, predomina la acción derivativa.
El sistematuvouna señal muy rápida y así mismo comprobamos que la caracteristica del sistema
es que tiende a oscilar y el ajuste de parámetros es mucho más difícil de realizar.
14 ¿Que diferencia existe entre un control proporcional y un proporcional integral?
Que la acción del control proporcional es instantaneo, mientras que en el control proporcional
integral se actua durante unintervalode tiempo,además de que la respuesta de un regulador PI
esla suma de lasrespuestasdebidasauncontrol proporcional P y con unciertoretardo entraráen
acción el control integral I.
15. ¿Qué diferencia existe entre un control proporcional y un proporcional derivativo?
La acción del control derivativo se manifiesta cuando hay un cambio en el valor absoluto del
error; en cambio, en el control proporcional si el error es constante actúa el control
proporcional.
16. ¿Qué ventajastiene unaacciónde control PIDsobre las demásaccionesde control analizadas?
ISABEL 2015 - 2
10
Como se menciono en la conclusión del punto 13, el control PID se trata de aprovechar las
ventajas de cada uno de los controladores de acciones básicas. Esto es que si la señal de error
varía lentamente en el tiempo, predomina la acción proporcional e integral y si la señal de error
varía rápidamente, predomina la acción derivativa. Este tipo de control nos ofrece un respuesta
muy rápida una compensación de la señal de error inmediata en el caso de perturbaciones.
5 Conclusiones

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Control de Presión

  • 1. 2015 - 2 Isabel Facultadde Ingeniería,UNAM 2015 - 2 Control de presión
  • 2. ISABEL 2015 - 2 2 Contenido 1 Objetivo.............................................................................................................................. 3 2 Material yequipo................................................................................................................ 3 3 Desarrollo........................................................................................................................... 3 4 Hoja de resultados............................................................................................................... 4 5 Conclusiones......................................................................................................................10
  • 3. ISABEL 2015 - 2 3 1 Objetivo Al concluir la práctica el alumno se familiarizará con el uso de los controladores PID Entenderá conceptos tales como: Ganancia, realimentación, estabilidad y tipos de respuesta del sistema. 2 Material y equipo 1 Fuente PS1/EV 1 Módulode PresiónTY35/EV y ControladorG35. 1 Osciloscopio. 1 GraficadorGraphtec.1 Multímetro. 1 Juegode cablespara conexión. 1 Cable de conexiónDIN 7. 4 Cablesde alimentación. 1 Juegode puntaspara multímetro. 1 ConectorBNCo punta para osciloscopio. 3 Desarrollo Para el desarrollode lapráctica se utilizaráunsistemaque constade dos módulos, el módulo G35 y el módulo TY35 (ver figura 1). Control proporcional (P) Control proporcional integral (PI)
  • 4. ISABEL 2015 - 2 4 Control proporcional derivativo (PD) Control proporcional integral derivativo (PID) 4 Hoja de resultados 1. ¿Cuál fue el objetivo de la práctica? Familiarizarnos con el uso de los controladores PID y entender los conceptos de ganancia, realimentación, estabilidad y tipos de respuesta de un sistema. 2. ¿ Qué observóenlarespuestadel sistemaconacciónde control proporcional, cuando se aplicó un escalónpositivo?.Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas escalas. El sobrepaso fue muy pequeño al aplicar el escalon positivo, el sistema se estabilizó en un valor muy proximo al valor pico además de la oscilacion es imperceptible en la respuesta graficada. 3. ¿ Qué observóenlarespuestadel sistemaconacciónde control proporcional, cuando se aplicó un escalónnegativo?.Anexe lagráficacorrespondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas escalas.
  • 5. ISABEL 2015 - 2 5 Comparando este resultado con el punto anterior podemos ver que el tiempo de oscilación fue mayor, pero el sobrepaso continuo con un porcentaje muy pequeño. 4. Anote susconclusionesreferentesal efectoque ejerció la acción de control proporcional sobre este sistema en particular. Comprobamoslamaneraenque trabaja un controladorproporcional,el cual lasalidade este esel resultado de la señal de error y la ganancia proporcional. Con ello pudimos observar que el sistema opero con un error tolerable que permite una estabilización y ganancia correctas. 5. ¿ Qué observóenlarespuestadel sistemaconacciónde control proporcional integral cuandose aplicó un escalón positivo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas escalas.
  • 6. ISABEL 2015 - 2 6 Observamos que el tiempo pico fue muy alto, lo que consumió más energía al arranque, y que para poder lograr estabilizarse el sistema oscila hasta lograr estabilizarse en 2.25 V. 6. ¿ Qué observóenlarespuesta del sistema con acción de control proporcional integral, cuando se aplicó un escalón negativo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas escalas. Para lograr estabilizarse, el sistema oscilo durante un tiempo considerable hasta que alcanzo el valor de 1.75 V, donde se estabilizó. Observamos una respuesta satisfactoria de este sistema subamortiguado. 7. Anote sus conclusiones referentes al efecto que ejerció la acción de control proporcional integral sobre este sistema en particular. Comprobamoslamaneraenque el control integral actúa enun sistema,integrandoel error locual tiene lafunciónde promediarloosumarloporun períododeterminadoque luego es multiplicado por una constante Ki. Posteriormente, la respuesta integral es adicionada al modo Proporcional para formar el control P + I con el propósitode obtenerunarespuestaestabledel sistemasinerror estacionario. En resumen, la respuesta de un regulador PI será la suma de las respuestas debidas a un control proporcional P, que será instantánea a detección de la señal de error, y con un cierto retardo entrará en acción el control integral I, que será el encargado de anular totalmente la señal de error. 8. ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control proporcional derivativo, cuandose aplicóunescalónpositivo?.Anexelagráficacorrespondientevoltaje contra tiempo con sus respectivas escalas.
  • 7. ISABEL 2015 - 2 7 La respuesresultomuyparecidacuando se tenía un control proporcional, donde la oscilacion era mínima y el sobrepaso apenas era más alto en el punto donde la señal de volvía estable. En este caso la señal de estabilizo en 2 V. 9. ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control proporcional derivativo, cuandose aplicóunescalónnegativo?.Anexe lagráficacorrespondiente voltaje contratiempocon sus respectivas escalas. El sistema bajo abruptamente al aplicar el escalon negativo con un sobrepaso pequeño considerando que la señal se estabilizo en 2 V, el periodo de oscilacion fue muy pequeño. 10. Anote sus conclusiones referentes al efecto que ejerció la acción de control proporcional derivativo sobre este sistema en particular.
  • 8. ISABEL 2015 - 2 8 El controladorderivativose opone adesviacionesde laseñal de entrada,conunarespuestaque es proporcional a la rapidez con que se producen éstas. En los controladores diferenciales, al ser la derivada de una constante igual a cero, el control derivativo no ejerce ningún efecto, siendo únicamente práctico en aquellos casos en los que la señal de error varía en el tiempo de forma continua, por lo que, el análisis de este controlador ante una señal de error tipo escalón no tiene sentido. Indagando un poco en el tema, este tipo de controlador se utiliza en sistemas que deben actuar muy rápidamente, ofreciendo una respuesta tal que provoca que la salida continuamente esté cambiando de valor. Para finalizar, al actuar conjuntamente con un controlador proporcional las características de un controladorderivativo,provocanunaapreciable mejorade lavelocidadde respuesta del sistema, aunque pierde precisiónenlasalida(durante el tiempode funcionamientodel control derivativo). 11 ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control PID, cuando se aplicó un escalón positivo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas escalas. El porcentaje de sobrepasoesalto,ademásde que el momentoenel que la señal se asienta tarda en comparación con los otros tipos de control. La señal se asienta en 2 V.
  • 9. ISABEL 2015 - 2 9 12. ¿ Qué observó en la respuesta del sistema con acción de control PID, cuando se aplicó un escalón negativo?. Anexe la gráfica correspondiente voltaje contra tiempo con sus respectivas escalas. Al aplicarel escalonnegativoobservamosque lacaidade la señal fue muy drástica. El tiempo pico no destacaencomparacióncon el valorde asentamientoel cual se encuentraen 1.75 V. El tiempo de oscilacion es muy parecido en duración en comparación del punto 11. 13. Anote sus conclusiones referentes al efecto que ejerció la acción de control PID sobre este sistema en particular. Observamosque se aprovecharonlasventajasde cadaunode loscontroladores de manera,que si la señal de error varía lentamente en el tiempo, predomina la acción proporcional e integral y, mientras que si la señal de error varía rápidamente, predomina la acción derivativa. El sistematuvouna señal muy rápida y así mismo comprobamos que la caracteristica del sistema es que tiende a oscilar y el ajuste de parámetros es mucho más difícil de realizar. 14 ¿Que diferencia existe entre un control proporcional y un proporcional integral? Que la acción del control proporcional es instantaneo, mientras que en el control proporcional integral se actua durante unintervalode tiempo,además de que la respuesta de un regulador PI esla suma de lasrespuestasdebidasauncontrol proporcional P y con unciertoretardo entraráen acción el control integral I. 15. ¿Qué diferencia existe entre un control proporcional y un proporcional derivativo? La acción del control derivativo se manifiesta cuando hay un cambio en el valor absoluto del error; en cambio, en el control proporcional si el error es constante actúa el control proporcional. 16. ¿Qué ventajastiene unaacciónde control PIDsobre las demásaccionesde control analizadas?
  • 10. ISABEL 2015 - 2 10 Como se menciono en la conclusión del punto 13, el control PID se trata de aprovechar las ventajas de cada uno de los controladores de acciones básicas. Esto es que si la señal de error varía lentamente en el tiempo, predomina la acción proporcional e integral y si la señal de error varía rápidamente, predomina la acción derivativa. Este tipo de control nos ofrece un respuesta muy rápida una compensación de la señal de error inmediata en el caso de perturbaciones. 5 Conclusiones