Resumen

A pesar de la rápida evolución en los sistemas de control de procesos, el controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo) es el más utilizado en la industria, debido a que sus funciones simples y robustas son suficientes para trabajar en una gran variedad de procesos. Sin embargo, resulta complejo sintonizar de manera adecuada las ganancias del PID, debido a que los procesos no son sistemas lineales, ni estacionarios, de modo que sus características cambian con el transcurso del tiempo. El proceso de sintonización no es trivial, ya que en gran medida depende del proceso a ser controlado, y no existe un método que sea apropiado en todas las aplicaciones. Ante esto surgen los sistemas de control adaptable, donde el controlador realiza una auto-sintonización. Se han diseñado estrategias muy sofisticadas alrededor del PID clásico, entre estas se cuentan las técnicas de inteligencia artificial. En este trabajo se diseña un algoritmo genético capaz de sintonizar controladores PID basado en el criterio de la integral del error absoluto (IAE), dicho algoritmo se simulara y se comparara con herramientas de matlab para tal efecto.

1. Introducción

La variedad de procesos y sistemas que se desean controlar es muy basta, sería muy ambicioso pretender crear un controlador que presente un desempeño aceptable en todos los casos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, tal como se menciona en (Aström and Hägglund, 2001) la retroalimentación es un concepto que por sí mismo ha revolucionado la manera en cómo se realiza el control. Y a pesar de que gran parte del esta revolución se debe a la sola idea de la retroalimentación, en ese mismo artículo también se señala que el controlador PID es por mucho la forma más utilizada de control por retroalimentación. Esto se debe a las características que este tipo de controlador presenta. El controlador PID quizá no es el más adecuado para algún proceso en particular, sin embargo, sí es el controlador que prefieren las industrias[1],[2],[3].

Uno de los aspectos más importantes a considerar del controlador PID es la estructura del mismo, la cual tiene que ver con cómo es que se procesa el error, de antemano se sabe que todo control PID debe ser capaz de manejar las ganancias proporcional, derivativa e integral, sin embargo, existen diversas maneras de hacerlo, es decir, existen diversas estructuras de PID, que se pueden utilizar y que cumplen con estas características.

Sin importar cual estructura se haya elegido para el controlador, se debe considerar que éste deber ser sintonizado, es decir, se debe elegir valores para cada una de las ganancias del controlador, esto es lo que se conoce como sintonización. Este proceso de sintonización es necesario que se realice con cada nueva planta o cuando el desempeño no es satisfactorio, esta característica y necesidad del controlador es lo que lo hace tan versátil.Para resolver el problema de la sintonización de procesos o sistemas que son muy cambiantes, se han propuesto diversas técnicas. Actualmente se estudian de manera seria las técnicas adaptables dentro de éstas, existe un tipo de ellas, las basadas en heurística, las cuales según se ha estudiado presentan resultados satisfactorios y un alto grado de importancia, sin embargo, tienen problemas debido a la cantidad de cálculos que se requiere realizar para llevar a cabo este tipo de métodos. Los algoritmos genéticos son una de dichas técnicas heurísticas. La idea general de esta técnica es encontrar una solución a un problema a través de la optimización de un criterio específico, esto se hace utilizando un espacio de búsqueda que se define en un principio y que va evolucionando conforme el algoritmo avanza. Esta idea de evolución toma conceptos de la misma evolución de las especies en la naturaleza. Es importante remarcar que esta técnica presupone queno se tiene la menor idea de cual podrá ser la mejor solución al problema al iniciar el algoritmo[4].

• Materias:Procesos industriales Ingeniería industrial Algoritmos genéticos
• Subjects:Industrial processes Industrial engineering Genetic algorithms
• Palabras claves:Algoritmo genético, Integral del error absoluto, Sintonización PID, PID
• Keywords:Genetic algorithm, Integral absolute error, PID tuning, PID