Regulación de la velocidad. CARÁCTER INFORMATIVO

La regulación de la velocidad tiene por objeto mantener la velocidad en un valor prefijado. La velocidad de régimen está condicionada por la igualdad de par motor y resistente, definida en el punto de intersección de las respectivas caracteísticas mecánicas (motor y carga). El problema de la regulación de la velocidad consiste en actuar sobre los siguientes parámetros:

 Si queremos regular la velocidad tendremos que actuar, según la expresión anterior, sobre la tensión aplicada o sobre el flujo. Pódemos actuar sobre la tensión aplicada con uno de estos métodos:

-Intercalando una resistencia en serie con el inducido (regulaciónn por resistencia).

-Variando la tensión de alimentación (regulación por control de tensión).

Si actuamos sobre el flujo, tendremos que regular la corriente de excitación mediante la conexión de un reóstato que, en función del tipo de motor, se conectará de una forma o de otra.

Un poco de teoría ¿Qué es una regulación PID? 

Una regulación PID (Propocional + Integral + Derivativa) en lazo cerrado es un tipo de control de procesos muy extendido en la industria.

 Ahora, un ejemplo práctico 

Para tratar de entender mejor lo que es una regulación PID, vamos a realizar un experimento con nuestro coche, que no tiene regulador automático de velocidad y tiene el depósito lleno (punto a tener muyen cuenta...). 

1.- Imaginemos que queremos ir en nuestro coche a una velocidad constante de 100 km/h y por una carretera llana. Para conseguirlo, no tenemos más que empezar a pisar el acelerador para que el coche alcance los 100 km/h deseados. En cuanto nuestro velocímetro indiquela velocidad deseada, dejaremos nuestro pie quieto.

  

2.- ¿Qué ocurrirá si nos encontramos con una cuesta arriba? Si no modificamos la posición de nuestro pie, el coche perderá velocidad. Como seguimos queriendo ir a 100km/h, pisaremos un poco más el acelerador. 

3.- De repente, la cuesta arriba ya se ha terminado y la carretera vuelve a estar llana. Pero nos damos cuenta de que elcoche no va a 100 km/h, sino que su velocidad es mayor. Por lo que pisaremos menos el acelerador.

  

4.- Pero hemos dejado de pisar demasiado, y vemos que el velocímetro baja de 100, de 95, de 90 km/h y como queremos seguir yendo a 100 km/h, damos un pisotón al acelerador. 

5.- Ahora vemos que el velocímetro no solo marca 100 km/h, sino que marca 102, 104 km/h, por lo que pisaremos menos el acelerador. 

6.- Cuando el velocímetro indique 100km/h de manera continua, dejaremos quieto nuestro pie.

Seguro que habéis realizado todas estasacciones alguna vez. Bien, aunque no os lo parezca, habéis actuado conforme a la regulación PID. ¿Sorprendidos? Pues ahora lo aclaramos todo:

 En el punto 1 habéis actuado como una Ganancia Proporcional.

 En el punto 2, como una Ganancia Integral.

 En los puntos 3, 4 y 5, como una Ganancia Derivativa.

 En el punto 6, volvéis a actuar como una Ganancia Proporcional.

Podemos definir cada tipo de ganancia:

  

Ganancia Proporcional: es la acción de la regulación PID cuando no hay cambio ni en el punto de consigna ni en el proceso. Esta acción está siempre presente y su magnitud variará en función del punto de consigna.

  

Ganancia Integral: es la acción de la regulación PID para corregir un error permanente entre el punto de consigna y el valor medido. La ganancia Integral tratará de que E(s) sea 0.

  

Ganancia Derivativa: quizá es la más complicada de definir. Es la acción de la regulación PID que está directamente relacionada con la magnitud del cambio en el proceso y con su dirección. De alguna manera viene a complementar a la ganancia proporcional.

Como la constante derivada  frena la subida/bajada de la variable, intentando adelantarse a la acción de la inercia del sistema, si aumentamos la constante td , estamos incrementando el frenado de la variable y hacemos el sistema más lento pero menos oscilante. En cambio si disminuimos el valor de dicha constante, el sistema se vuelve más rápido pero menos estable (más oscilante) pues disminuimos el freno de la inercia del sistema.

  

 En la actualidad, prácticamente la totalidad de las marcas fabricantes de reguladores de procesos (sobretodo en reguladores de temperatura), suministran sus equipos con la función de «Autotunning» que es la que se encarga de medir las inercias del sistema para calcular automáticamente los parámetros del lazo de regulación PID. Cuando el equipo ha terminado de calcular los parámetros, se sale automáticamente del estado de Autotunning y pasa al de regulación PID.

 

Hay que tener en cuenta que la inercia que presenta el sistema a distintas preselecciones puede ser diferente en cada caso y por lo tanto el ajuste de los parámetros PID puede variar de un valor a otro de la preselección.

Por ejemplo, un horno no presenta la misma inercia térmica a 200 ºC  que  a 800 ºC. Si realizamos un Autotunning a 200 ºC ajustará unos valores de los parámetros del PID que no son los mismos que si hacemos el ajuste a 800 ºC. Por lo tanto se debe realizar el autoajuste al valor de la preselección o a uno muy cercano.