En esta entrada estudiaremos cómo diseñar e implementar un Controlador PID Analógico utilizando amplificadores operacionales (Op-Amps). Veremos desde la configuración de cada etapa (Proporcional, Integral y Derivativa) hasta el diseño formal por Asignación de Polos y su validación mediante una interfaz de monitoreo en LabVIEW.
Antes de comenzar, te invito a que veas nuestro Curso de Control Realimentado, donde tratamos a fondo la teoría de los controladores PID tanto en el dominio continuo como en el discreto.
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Fundamento Teórico del PID Analógico
El controlador PID combina tres acciones distintas sobre el error del sistema para generar una señal de control balanceada. En el dominio del tiempo continuo, su representación matemática es la siguiente:
u(t) = K_p e(t) + \frac{K_p}{\tau_i} \int_{0}^{t} e(t) \, dt + K_p \tau_d \frac{de(t)}{dt}Donde 
Estructura del Circuito PID
La implementación analógica se divide en cinco etapas modulares. Es fundamental que cada etapa esté bien aislada para evitar efectos de carga que alteren los cálculos de diseño.
1. Cálculo del Error (Bloque Comparador)
La primera etapa consiste en un amplificador restador o un sumador inversor que recibe la señal de referencia (Setpoint) y la señal de realimentación del sensor. El objetivo es obtener la señal de error, que será la entrada para las tres ramas del PID.
V_o=V_2-V_1
2. Acción Proporcional (P)
Esta etapa define la sensibilidad inmediata del controlador. Físicamente, es un amplificador inversor cuya ganancia está determinada por la relación de resistencias. Es la acción encargada de reducir el tiempo de subida, aunque por sí sola no puede eliminar el error de estado estable en la mayoría de los procesos.
V_o=-\frac{R_f}{R}V_1
3. Acción Integral (I)
Aquí introducimos un capacitor en la trayectoria de realimentación del operacional. Esta etapa acumula el error a lo largo del tiempo. Su principal ventaja es que aumenta el tipo del sistema, lo que garantiza que, ante una entrada escalón, el error de estado estable sea nulo. Es la memoria del controlador.
V_o=-\frac{1}{RC}\int_0^tV_1dt
4. Acción Derivativa (D)
La rama derivativa actúa sobre la velocidad de cambio del error. Al colocar un capacitor a la entrada del amplificador, el circuito genera una salida proporcional a la pendiente del error. Esto permite al controlador «anticipar» tendencias futuras, mejorando la estabilidad y reduciendo las oscilaciones del sistema.
V_o=-RC\frac{dV_1}{dt}
5. Bloque Sumador Final
Finalmente, las señales provenientes de las etapas P, I y D se combinan en un amplificador sumador inversor. La salida de este bloque es nuestra señal de control 
V_o = -(V_1+V_2)
Decargar Circuito
El siguiente esquema muestra el circuito completo del controlador PID analógico implementado con amplificadores operacionales
Recomendaciones de materiales (PID analógico, fuente dual ±12 V)
- Usa ±12 V (o ±15 V).
- Desacople en cada CI: 100 nF cerámico del pin +V a GND y del pin −V a GND
- Capacitores (prioriza poliéster metalizados, cerámicos, evita electrolíticos)
Amplificadores operacionales (dual supply)
- TL074/TL084 (JFET, ±12…±15 V): bajo bias (pA), slew alto → excelente para D e integradores con R grandes. Recomendado como “estándar” del curso.
- LM358/LM324 (single/dual supply): funcionan con ±12 V; más lentos y con mayor bias → úsalos si la banda es baja y R ≤ 200 kΩ.
Alternativas modernas (mejor rendimiento):
- OPA2134 / TL072 (JFET, audio; bajo ruido/bias, ±18 V máx.).
- OPA197 (RRIO, hasta 36 V; robusto para medición/control).
- NE5532 (bajo ruido; requiere cargas moderadas, bias mayor).
Diseño por Asignación de Polos
Un error común en laboratorios es sintonizar el PID analógico por «ensayo y error» moviendo potenciómetros. Sin embargo, como ingenieros, debemos aplicar métodos formales. La técnica de Asignación de Polos nos permite ubicar las raíces del sistema en lazo cerrado en posiciones específicas del plano 
Al igualar el polinomio característico de nuestro sistema con el polinomio deseado, obtenemos los valores de 
Implementación en MATLAB y Labview
He preparado un script profesional que automatiza el cálculo de los componentes pasivos. El código sigue las mejores prácticas y está completamente en inglés, facilitando su uso en entornos de investigación. A la vez esta la interfaz en Labview junto con la base de datos que realicé en este experimento.
¿Te ha servido esta guía para entender cómo pasar de la teoría a la implementación física de un PID? Deja tus dudas en la sección de comentarios y cuéntanos qué planta estás controlando.
Eso es todo por la entrada del dia de hoy, espero les haya gustado y hayan aprendido algo nuevo. Si te ha servido el contenido de esta entrada, de los videos y los códigos de implementación y deseas apoyar mi trabajo invitandome a un café super barato, puedes hacerlo en el siguiente link:
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Que esten muy bien, nos vemos en la siguiente entrada.
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¡Hola! Soy Sergio Andrés Castaño Giraldo. Bienvenidos a Control Automático Educación, un espacio dedicado a una de mis grandes pasiones: la Ingeniería de Control y la Automatización.
Mi objetivo aquí es tender un puente entre la teoría académica y la práctica profesional. Como profesor e investigador, he tenido la oportunidad de trabajar en proyectos complejos —desde sistemas de compresión en plataformas offshore hasta modelos de control avanzado— y todo ese aprendizaje lo vuelco en este sitio.
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