3. Reguladores y tipos de reguladores

3.2 Regulador continuo

3.2.1 Regulador proporcional (P)

El regulador P es el tipo de regulador más simple. La variable de control es directamente proporcional a la diferencia de regulación e = w - x.

Lo único desfavorable es la desviación de regulación permanente ep . Esta resulta forzosamente de la ley de regulación: como la variable de control y normalmente no desaparece, la desviación de regulación permanente ep tampoco puede desaparecer.

La desviación de regulación permanente ep se puede reducir mediante el aumento de la amplificación de la regulación Kp y/o mediante la disminución de la región proporcional xp. Pero con ello, la tendencia a oscilar del bucle de control aumentará al mismo tiempo; el bucle de control podrá inestabilizarse.



Respuesta gradual con diferentes amplificaciones de
circuitos de regulación Kp

3.2.2 Regulador proporcional-diferencial (PD)

En el regulador PD, se retroalimenta una parte proporcional a la velocidad, además de la parte P. Esta parte tiene una influencia atenuante. De esta manera se puede seleccionar una mayor amplificación de la regulación Kp sin que el sistema empiece a oscilar.

Por tanto, el regulador PD tiene generalmente una desviación de regulación permanente ep menor que un regulador P neto.

3.2.3 Regulador proporcional-integral (PI)

En el regulador PI se retroalimenta una parte integral adicionalmente a la parte proporcional. Esta parte evita una desviación de regulación permanente ep. En cuanto la diferencia de regulación e sea desigual a cero, la integral suma las desviaciones en función del tiempo y la variable de salida y del regulador crece constantemente. Finalmente, la variable de salida y del regulador será exactamente tan grande que la desviación de regulación permanente ep será cero.

La parte integral reduce la estabilidad y la parte P se tiene que reducir correspondientemente.

Este video explica los controladores de la Integral Proporcional (PI) de una manera clara y detallada.

3.2.4 Regulador proporcional-integral-diferencial (PID)

El regulador PID es el tipo de regulador más divulgado. La variable de control se calcula a partir de la diferencia de regulación e de la siguiente manera:

Gracias a la parte integral, este tipo de regulador, al igual que el regulador PI, no tiene una desviación de regulación permanente ep.

La parte diferencial es proporcional a la velocidad y, por tanto, tiene un efecto atenuante.

3.2.5 Sentido de trabajo de un regulador

El sentido de trabajo describe en qué dirección se modificará la variable de salida y del regulador con una determinada señal de entrada. Se diferencia entre un sentido de trabajo directo y uno inverso. Como ejemplo sirve la ya conocida regulación de nivel. La regulación del nivel dentro del depósito se puede realizar mediante la modificación de la afluencia o el desagüe.

  • Regulación vía afluencia
    El nivel (x) aumenta: se tiene que reducir la afluencia (y).
    Un aumento de la variable controlada x resulta en una disminución de la variable de control y: El sentido de trabajo es inverso.

  • Regulación vía desagüe
    El nivel (x) aumenta: se tiene que aumentar el desagüe (y).
    Un aumento de la variable controlada x resulta en un aumento de la variable de control y: El sentido de trabajo es directo.

Sentido de trabajo y corrección del punto de trabajo en el ejemplo de un regulador P

Sentido de trabajo en la servoválvula neumática

En la mayoría de los casos, el sentido de trabajo se deja ajustar en el regulador. Pero frecuentemente también existe la posibilidad de modificar el sentido de trabajo en el actuador.

Como ejemplo sirve la servoválvula neumática. Según la versión, el aire comprimido abre o cierra la válvula.

A veces, este comportamiento ya está predeterminado por requisitos de seguridad. En estos casos, la válvula deberá adoptar una posición de seguridad determinada cuando se corte la energía auxiliar (caída de presión).

Ejemplo de acción de control directo sobre una válvula de control neumático

https://instrumentationtools.com/control-valve-working-animation/