¿Qué es el control proporcional?
En un mundo donde la tecnología y la automatización dominan cada aspecto de nuestra vida, entender los principios que rigen estas herramientas se vuelve esencial. Uno de esos principios fundamentales es el control proporcional. ¿Alguna vez te has preguntado cómo los termostatos mantienen la temperatura perfecta o cómo los automóviles logran mantener la velocidad constante sin que tengamos que intervenir? La respuesta se encuentra en el control proporcional, un concepto ingenioso que permite optimizar y regular sistemas de manera eficiente. En este artículo, exploraremos qué es el control proporcional, cómo funciona y su impacto en diversas aplicaciones de la vida cotidiana. ¡Acompáñanos en esta fascinante travesía por el mundo del control y la automatización!
El control proporcional es una herramienta fundamental en el ámbito de la automatización y el control de sistemas. A través de la relación directa entre entrada y salida, este método permite regular de forma precisa variables como temperatura, presión o nivel. Descubre en este artículo todo lo que necesitas saber sobre el control proporcional y cómo puede mejorar tu eficiencia y productividad. ¡No te lo pierdas!
El control proporcional es una tecnología de control de procesos que responde en proporción a la diferencia entre el valor del punto de ajuste (SP) y el valor actual de la variable de proceso (PV). En el control proporcional, el valor del punto de ajuste se monitorea continuamente con el valor de proceso actual y la diferencia entre estos dos valores genera una señal de error e
El controlador proporcional o comúnmente llamado controlador P da la salida que es proporcional a la señal de error. La señal de error es la diferencia entre el punto de ajuste y el valor de proceso actual.
El controlador proporcional compara el punto de referencia con el valor real o el valor del proceso de realimentación y genera una señal de error. El error resultante se multiplica con un factor de multiplicación para obtener la salida. El factor de multiplicación se denomina factor de ganancia proporcional (KPAG)del controlador proporcional.
Si el valor del error es cero, entonces la salida del controlador es cero. Cuanto mayor sea el valor del factor de ganancia proporcional KPAG), más rápida es la respuesta del sistema de control. Cuanto menor sea el valor del factor de ganancia proporcional, más lenta será la respuesta del sistema de control.
Todos queremos un sistema rápido para mantener nuestro sistema de control. Pero el único problema al que nos enfrentamos al aumentar la factor de ganancia proporcional (KPAG) es que el sobreimpulsos y subimpulsos en el sistema aumenta. Además, al disminuir el factor de ganancia proporcional (KPAG), la salida del sistema de control se vuelve lenta, lo que no es aceptable para muchos sistemas.
Funcionamiento del Control Proporcional
El diagrama de bloques del controlador proporcional se muestra a continuación.
>Matemáticamente, el controlador proporcional se define por:
>Donde y
La polarización es un término constante que se agrega a la salida del controlador proporcional. La razón para usar el valor Bias es muy simple. Como se discutió, la salida del controlador proporcional es proporcional a la señal de error.
Suponga que estamos controlando el nivel de un tanque mediante el control de una válvula de control. La entrada para la apertura de la válvula de control se proporciona usando un controlador proporcional, es decir, el error calculado usando el punto de ajuste del nivel del tanque y el nivel real del tanque.
Suponga que el punto de ajuste del nivel del tanque es 50%. La válvula continúa estrangulándose hasta que hace que el nivel del tanque sea del 50 %. Ahora, en este momento, el error será 0. Por lo tanto, la salida del controlador proporcional también será 0. De nuevo, el nivel del tanque se alterará (aumentará o disminuirá según el diseño del sistema). Por lo tanto, por esta razón usamos un sesgo. Entonces, cuando la señal de error va a 0, en ese momento este Bias estará dando algún comando al controlador proporcional.
Una cosa importante a tener en cuenta aquí es que el controlador proporcional se comporta como un controlador de encendido y apagado cuando el factor de ganancia proporcional (KPAG) el valor está establecido en demasiado alto.
El controlador proporcional es adecuado en las siguientes condiciones.
Función de transferencia del controlador proporcional
El controlador proporcional produce una salida, que es proporcional a la señal de error.
y
Aplicando la transformada de Laplace en ambos lados, obtenemos
Y(s) = KPE(s)
Y(s)/E(s) =KP
>Por lo tanto, la función de transferencia del controlador proporcional es KP.
Dónde,
Y(s) es la transformada de Laplace de la señal de actuación y
El diagrama de bloques del sistema de control de circuito cerrado de retroalimentación negativa unitaria a lo largo de
con el controlador proporcional se muestra en la siguiente figura.
>Ventajas del controlador proporcional
Las siguientes son las ventajas del controlador proporcional.
Desventajas del controlador proporcional
Las siguientes son las ventajas del controlador proporcional.
Banda Proporcional de Control Proporcional
La banda proporcional muestra el cambio de rango porcentual en la señal de entrada que provoca un cambio del cien por cien en la señal de salida.
Por ejemplo, si el cambio en la salida es del 100 % con un cambio de rango de la señal de entrada del 100 %, entonces la banda proporcional es del 100 %. Si el cambio de rango del 40 % en la señal de entrada causa un cambio del 100 % en la salida, entonces la banda proporcional es del 50 %. Ahora, podemos establecer la relación entre banda proporcional y ganancia. La relación de cambio en la salida a la entrada se llama ganancia.
>De la expresión anterior, está claro que si la salida es igual a la entrada, entonces la ganancia es del 100%. Así, PB es el recíproco de la ganancia, expresado en porcentaje.
>¿Cuál es la ganancia de un controlador para PB a) 60%, b) 150%
Ganancia del controlador cuando PB es 60 %
>Ganancia del controlador cuando PB es 150 %
>
El yousfi: ¡Exacto, fachal! Yo también he tenido mis batallas. Al principio, me volvía loco tratando de ajustar mis sistemas, pero cuando empecé a usar el control proporcional, todo fue mucho más fácil. Tuve un proyecto donde la temperatura se descontrolaba cada dos por tres, y desde que implementé este tipo de control, la cosa está como relojito. Es increíble lo que se puede lograr con una buena sintonización, ¡es como magia! 🤩
Muriel: ¡Sí, sí, sí! No puedo estar más de acuerdo, tanto así que me siento identificado con lo que mencionan. Recuerdo una vez que estaba trabajando en un experimento con un sistema de calefacción y la verdad es que estaba a punto de tirar la toalla. Me desesperaba los constantes cambios de temperatura. Pero desde que empecé a aplicar el control proporcional, todo se volvió mucho más manejable. Es como si le hubieras dado una varita mágica al sistema, ¡le da una estabilidad que antes no tenía! A veces pienso que debería haber empezado por ahí, me habría ahorrado un buen rato de estrés. 😂
¡Totalmente de acuerdo, fachal! El control proporcional es una maravilla, me ha salvado en más de una ocasión en mis proyectos de automatización. Recuerdo que al principio me costaba un montón lograr la estabilidad de un sistema, pero al aplicar el control proporcional todo cambió. Ya no me vuelvo a perder en la sintonización, ¡es como si la máquina tuviera su propio sentido común! 😅