Control de Nivel

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Laboratorio Control de Procesos Procesos y Electrónica Electrónica Aplicada

LABORATORIO:

CONTROL DE NIVEL DE FLUIDO CON UN CONTROLADOR PI-PID

I. OBJETIVOS

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Ensamblar el sistema para el control de nivel de fluido usando un controlador PI. Optimice el control con un controlador PI, de acuerdo con el método de Prueba y error. Examine y describa el control y la respuesta al disturbio de la regulación con un controlador PI. Optimice un sistema de control de nivel de fluido con un controlador PID, de acuerdo al método de prueba y error. Examine y describa el control y respuesta al disturbio de la regulación con un controlador PID.

II. DIAGRAMA DEL CIRCUITO

El diagrama esquemático de la planta a controlar es el siguiente:

Ref (W1)

PID

Amplificador Y1

YR

YS

Bomba

Tanque

(X1)

P/U

III.

INSTRUMENTOS Y COMPONENTES

1 controlador PID 1 Amplificador 1 convertidor P/V Una bomba Un tanque de llenado. Nuestra planta cuenta con los siguientes componentes:

Prof.Ing Elmer E. Mendoza Trujillo

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Fuente de alimentación bipolar, +15 / 0 / – 15 Voltios,

+15 V

0V

-15 V Controlador PID

Referencia o SetPoint Entrada de la Referencia

Ley de control u(t)

Entrada del sensor

Amplificador

A la bomba

Ley de control u(t)


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Bomba y Tanque de Almacenamiento

Al Sensor

Salida del amplificador 0 Volt.

Sensor

Salida del Tanque

Salida del sensor hacia el controlador 0-10 voltios


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IV.

PROCEDIMIENTO

4.1

Método de Prueba y error:

Conecte la planta de acuerdo a la siguiente Figura:

Configure la planta de acuerdo a los siguientes valores iniciales: Tanque

Entrada de flujo Salida de flujo Bomba

: : :

Desde arriba Máxima apertura Máxima apertura

: : :

w = 50% Proporcional PI 1

Control

Val. Referencia Controlador Kp


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Para poder configurar el controlador en modo proporcional siga el siguiente procedimiento:

Ingrese al panel del operador y ubíquese en la línea de “parámetro” haciendo clic en el botón de la figura.

Ingrese a la opción de regulación PID haciendo clic en el botón de la figura.

Para poder seleccionar la opción del controlador Proporcional P, elimine las acciones Integral I y Derivativo D, esto se realiza haciendo clic en los botones de la figura. Para salir de esta opción haga clic en el botón de la flecha derecha.

Para poder fijar el valor de la ganancia proporcional, ubíquese en la opción de Kp, esto se realiza bajando al valor de Kp con las teclas de subir y bajar del controlador, vea la figura. Para poder cambiar el valor de Kp, ingrese a este parámetro oprimiendo el botón de ingreso de la figura.

Cambie el valor de la ganancia proporcional Kp, incrementado su valor con la tecla + o si desea disminuir su valor oprima la tecla -, para ubicarse en los valores decimales mover las teclas de derecha e izquierda. Para salir de esta opción oprima el botón de la tecla de ingreso, vea la figura.


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Ahora esta en la pantalla del regulador, para ir a la pantalla de interfase con las variables del sistema oprima el botón de la figura.

Ahora usted esta en la pantalla principal, donde: w : Valor de referencia x : Salida del sensor, realimentación. y : Salida del controlador, ley de control e : Porcentaje de error.

Para empezar a controlar la planta regule el valor de la referencia, de acuerdo a lo indicado en esta practica, esto se logra con el potenciómetro que se encuentra en el controlador, vea la figura.

Para regular el controlador como un PI o PID siga el mismo procedimiento.

Empiece a incrementar el valor de la ganancia proporcional hasta obtener una respuesta en la salida sin oscilaciones. Este procedimiento le garantizara obtener un valor satisfactorio de la salida sin desestabilizar la planta, pero siempre se vera un valor de error en estado estacionario. Para eliminar este error, incremente el valor del tiempo integrativo de la planta, hasta obtener un valor de cero en el error. Examine la respuesta del control para un paso en la entrada desde un valor de w = 20% hasta w = 60%. Establecer el máximo sobreimpulso, Xm y establezca el tiempo Tse (tiempo de establecimiento) Con una referencia de w = 60%, cambie la salida del flujo a su posición media. Examine los efectos de los disturbios, en la variable de control, x.


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4.2

Método de la curva de Reacción (Ziegler and Nichols):

Para poder realizar esta prueba, utilizaremos el programa que viene con el equipo, se enviara una señal del tipo escalón de 10 Voltios y se registraran los datos. Se trazara la recta tangente a la curva y se calcularan los parámetros del controlador. Siga los pasos que indica su instructor. A continuación se muestran los resultados de la prueba realizada. Resultados de la Prueba escalón, realizado por el programa:

Para encontrar los parámetros del controlador vaya a la opción de “Evaluación” del programa y elija “Ziegler and Nichols”, se presentara la siguiente grafica.


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Seleccione la opción de regulación PI (Proporcional – Integral), los parámetros del regulador ya han sido hallados, haga clic en aplicar y realice una simulación del controlador en la pantalla del diagrama de tiempos.

Ley de control

Valor de referencia, tipo escalón

Salida de la planta


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En la curva anterior la línea de color rojo indica la referencia del sistema, la línea de color azul indica la salida de la planta y la linea de color negro la ley de control. Ahora fijamos un controlador PID y veamos los resultados:

La figura anterior muestra la salida de un controlador PID, como se vera la salida de la planta se mejora, se hace mas rápida y mas estable, pero para lograr esto la ley de control se esfuerza mucho mas para lograr este resultado. Ahora cambie la señal de referencia desde un valor de 30% a 50% y ve los resultados para un controlador PID, luego cambie la señal de referencia desde 50% hasta 80%, y compare sus resultados.


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