3. Reguladores y tipos de reguladores

3.6 Ajuste del regulador, optimización, calidad

3.6.1 Reglas de ajuste según Chien, Hrones y Reswick

Para sistemas controlados con retardo pero sin sobreoscilación, los parámetros del regulador se pueden determinar a partir de los parámetros tiempo de retraso Tu*, tiempo de compensación Tb y coeficiente proporcional K de la respuesta gradual. Las reglas de ajuste son aplicables a relaciones de

Parámetros del regulador según Chien, Hrones y Reswick

Se nota que la aplicación de estas reglas sólo es posible si existe un tiempo de retrasoTu*. Si el tiempo de retraso es cero (p. ej., un sistema controlado de primer orden sin tiempo muerto), las reglas dan como resultado para la amplificación de circuitos de regulación Kp el valor infinito.

Respuesta gradual de un sistema controlado

3.6.2 Reglas de ajuste según Ziegler-Nichols

Oscilaciones constantes

En la práctica, las reglas de ajuste según Ziegler- Nichols son un procedimiento bastante divulgado y probado para sintonizar un regulador con el sistema controlado.

La ventaja de este procedimiento consiste en que los parámetros del sistema controlado no tienen que ser conocidos explícitamente. Las informaciones necesarias acerca del sistema controlado se obtienen del comportamiento del bucle de control cerrado en el límite de estabilidad.

Para ello, el regulador es configurado como un regulador P neto y la amplificación de la regulación Kp es incrementada y/o la región proporcional xp es reducida hasta que el bucle de control justo empiece a oscilar.

La amplificación de regulación crítica Kp crit necesaria para ello y/o la región proporcional xp crit y la duración de período Tcrit de la oscilación constante, que justo empieza, se utilizan para la determinación de los parámetros del regulador.


Los parámetros del regulador se calculan entonces del siguiente modo:

3.6.3 Ajuste empírico

Especialmente en el caso de sistemas simples y relativamente rápidos, un ajuste empírico lleva rápidamente a la meta si se dispone de cierta experiencia.

La calidad del ajuste se comprueba aplicando saltos de la variable de referencia al regulador e interpretando el comportamiento de oscilación de la variable controlada.

Ajuste empírico del regulador PID:

ajuste de la parte P

ajuste de la parte I

ajuste de la parte D


Se comienza con un regulador P neto. La amplificación de la regulación Kp se incrementa hasta el punto justo antes de que empiece la sobreoscilación. En este caso, sin embargo, se producirá una desviación de regulación permanente ep relativamente grande.



Ahora se activa el tiempo de acción integral Ti de la parte I para reducir la desviación de regulación permanente ep a cero. Primero se selecciona un tiempo de acción integral Ti grande para que el integrador sea lento y el sistema permanezca estable. Paso a paso se reduce el tiempo de acción integral Ti hasta que la desviación de regulación permanente ep haya sido restablecida rápidamente, pero el sistema aún permanezca estable. Tal vez se pueda disminuir la amplificación de la regulación Kp aún un poco más.

Finalmente se puede intentar atenuar el sistema aún más mediante una parte D y hacerlo más rápido aumentando simultáneamente la amplificación de regulación Kp. Para ello, se aumenta paulatinamente el tiempo de anticipación Td y se observa el comportamiento.

En sistemas simples sin tiempo muerto Tt muchas veces ya no se puede lograr una mejora a través de una parte D adicional. En este caso, un regulador PI neto muestra el mejor comportamiento.

3.6.4 Evaluación de la calidad de regulación

La calidad de regulación se evalúa en base a la respuesta gradual del bucle de control cerrado.
Aquí se diferencia entre comportamiento de referencia y comportamiento a las perturbaciones.

  • El comportamiento de referencia describe la reacción del bucle de control a una modificación de la variable de referencia.

  • El comportamiento a las perturbaciones describe la influencia de perturbaciones sobre la variable controlada.

Para poder interpretar las respuestas graduales de manera comparativa, se introducirán algunas magnitudes características.

Amplitud de sobreoscilación xOV


Amplitud de sobreoscilación xOV

La amplitud de sobreoscilación xOV es una breve desviación de la variable controlada de la variable de referencia. Es una medida para la tendencia a oscilar del bucle de control respecto a la atenuación.

Desviación de regulación permanente ep = w - x

Comportamiento de referencia


Desviación de regulación permanente ep = w - x

La desviación de regulación permanente ep es un valor estático. Es una medida para la exactitud de la regulación. Es especialmente importante en el caso de los reguladores P y PD. La amplitud de sobreoscilación xOV y la desviación de regulación permanente ep se refieren frecuentemente a la variable de referencia y se indican en tanto por ciento.

Tiempo de subida y tiempo de restablecimiento

Comportamiento a las perturbaciones

Tiempo de subida Tcr

El tiempo de subida es una medida para la velocidad del proceso de regulación. Es el tiempo entre el salto de la variable de referencia y la primera llegada a la banda de tolerancia.

En comportamientos a las perturbaciones, el tiempo entre el primer abandono de la banda de tolerancia y el primer reingreso a la banda de tolerancia vale como tiempo de subida. Si la variable controlada tiene una desviación de regulación permanente ep demasiado grande, entonces es el tiempo hasta alcanzar por primera vez el valor final estacionario posterior.

Tiempo de restablecimiento Tcs

El tiempo de restablecimiento indica el tiempo desde el salto de la variable de referencia hasta que la variable controlada permanezca definitivamente dentro de la banda de tolerancia. En comportamientos a las perturbaciones vale el tiempo entre el primer abandono de la banda de tolerancia y el momento en que permanezca definitivamente dentro de la banda de tolerancia. La relación entre tiempo de subida y tiempo de restablecimiento es, por otra parte, una medida para la atenuación del bucle de control. Un tiempo de subida pequeño con un tiempo de restablecimiento grande significa una atenuación reducida y una mayor tendencia a oscilar.