El ajuste de un controlador proporcional-integral-derivado (controlador PID) es una actividad común para los ingenieros que se especializan en el control de procesos. En este caso, «tuning» se refiere a cambiar los parámetros relacionados con la banda proporcional del controlador, la acción integral y la acción derivada. Existen varios métodos para calcular manualmente los parámetros de ajuste y numerosos paquetes de software que se pueden utilizar para ajustar automáticamente los controladores en un proceso químico. Antes de que pueda comenzar cualquier ajuste, es crucial que el ingeniero primero investigue el bucle de control que se está sintonizando y el impacto del bucle de control en el sistema general.
El rendimiento de un controlador automático se puede ajustar y cambiar modificando los parámetros de ajuste del controlador. Al ajustar un controlador PID, normalmente hay tres configuraciones que se pueden cambiar: la banda proporcional, la acción integral y la acción derivada. Estos están representados por el primer, segundo y tercer término en el algoritmo PID clásico, respectivamente u = KP e + KI ∫ e dt + KD de / dt.
El término u representa la señal de retorno; KP es la ganancia proporcional; e es el término de error o compensación, que representa la diferencia entre el valor actual y el punto de ajuste del controlador; KI es la ganancia integral, KD es la ganancia derivada; y es el momento. La transformada de Laplace de esta ecuación se puede expresar como KP + KI / s + KDs.
Antes de sintonizar un controlador PID, un ingeniero debe examinar primero el proceso que se va a sintonizar para determinar si una sintonización incorrecta está causando alteraciones o si hay otra causa asignable, como un mal funcionamiento o un equipo roto. Los cambios de ajuste significarán muy poco si se encuentra que la verdadera causa de la variabilidad es una válvula de control atascada, instrumentos rotos o errores en la lógica del sistema de control. Solo cuando el proceso se haya examinado a fondo y se haya verificado la funcionalidad de los instrumentos de campo, se debe considerar la sintonización.
Hay varios métodos utilizados por ingenieros químicos, eléctricos y de instrumentos para ajustar un controlador PID. El método de Ziegler-Nichols es uno de esos ejemplos que utiliza la ganancia máxima y el período final del proceso para calcular parámetros de ajuste agresivos para esquemas de control P-only, PI-only y PID. Otros esquemas de control, como el método Tyreus-Luyben, están formulados para reducir la oscilación del sistema. El método utilizado para ajustar un controlador PID puede depender de la naturaleza del propio bucle de control.
En general, aumentar el término de ganancia de un controlador hará que el controlador actúe de manera más agresiva. Una acción más integral ayudará a reducir la compensación entre el valor de estado estable y el punto de ajuste deseado, pero puede provocar oscilaciones si se usa demasiado. El término derivado se utiliza para ayudar a detener el movimiento rápido del valor actual del controlador. Estas son solo heurísticas que brindan una idea general del efecto de cada uno de los parámetros de ajuste clásicos.
Muchos paquetes de sistemas de control distribuido (DCS) incluyen software que se puede utilizar para ajustar automáticamente los lazos de control. Estos paquetes de software a menudo ajustarán los procesos examinando el rendimiento anterior o realizando automáticamente los métodos de prueba descritos por los procedimientos de ajuste establecidos. Como ocurre con la mayoría de los procedimientos, el ingeniero debe realizar ajustes finos y pequeños ajustes para adaptarse al proceso después de que se haya completado el procedimiento de ajuste principal.