Controlador Proporcional (P): Ajuste Proporcional al Error
El controlador proporcional (P) mejora el control ajustando la magnitud de la señal de salida en proporción directa al error, que es la discrepancia entre el valor medido y el setpoint. La constante de proporcionalidad, o ganancia proporcional (Kp), determina la sensibilidad del controlador al error. Aunque los controladores proporcionales responden rápidamente a los cambios, no eliminan el error en estado estacionario, lo que puede resultar en un desempeño menos que ideal si la ganancia no se calibra correctamente. Por lo tanto, es esencial un ajuste cuidadoso de Kp para equilibrar la respuesta del sistema y minimizar el error permanente.Controlador Integral (I): Eliminación del Error en Estado Estacionario
El controlador integral (I) se centra en la eliminación del error en estado estacionario al integrar el error a lo largo del tiempo y ajustar la señal de control en consecuencia. La ganancia integral (Ki) influye en la velocidad de la respuesta del controlador a los errores acumulados. Al compensar tanto los errores pequeños como los prolongados, el controlador integral puede corregir el offset residual que un controlador proporcional deja. Sin embargo, una ganancia integral mal ajustada puede causar una respuesta lenta y sobrecompensación, llevando a oscilaciones e inestabilidad en el sistema.Controlador Derivativo (D): Respuesta a la Tasa de Cambio del Error
El controlador derivativo (D) se caracteriza por su capacidad para anticipar el comportamiento futuro del error, actuando sobre su tasa de cambio. La señal de control se ajusta en proporción a la derivada del error respecto al tiempo, lo que ayuda a estabilizar el sistema y a mitigar las oscilaciones antes de que se vuelvan significativas. La ganancia derivativa (Kd) calibra la intensidad de la acción derivativa. A pesar de sus ventajas, una alta sensibilidad a las fluctuaciones rápidas y al ruido puede ser problemática, ya que puede resultar en una respuesta excesiva y desestabilizar el sistema si no se maneja con cuidado.Controladores Combinados: PI, PD y PID
Los controladores combinados, como los Proporcional-Integral (PI), Proporcional-Derivativo (PD) y Proporcional-Integral-Derivativo (PID), sintetizan las ventajas de los controladores individuales para lograr un control más efectivo. El controlador PI proporciona una respuesta rápida y elimina el error en estado estacionario, mientras que el PD se centra en una respuesta rápida y la atenuación de oscilaciones. El controlador PID, ampliamente utilizado en la industria, combina las tres acciones de control para ofrecer una regulación precisa y estable del proceso. La calibración de las ganancias PID es fundamental para el éxito del control, y existen métodos como el de Ziegler-Nichols para su ajuste óptimo. Estos controladores son esenciales en aplicaciones donde se requiere una alta precisión y un control dinámico del proceso.