546610438 Controladores Industriales
CAPITULO I
1.1 ACCIONES BÁSICAS DE CONTROL
Q(e)
h T
Qs
Figura 1.1:
Supongase el sistema mostrado en la figura 1.1, ¿ Qué puede hacer un operador sobre la válvula ?
• Abrir la válvula completamente ( o cerrarla ). ON-OFF(o Abrir (o cerrar) la válvula una
cantidad proporcional a la de dos posiciones).
• desviación . (proporcional).
• Abrir (ocerrar) constantemente mientras exista desviación ( Integral).
• Abrir (o cerrar) una cantidad proporcional a la velocidad de aumento del error (Derivativo)
Los controladres industriales tipicos son :
• Dos posiciones (ON-OFF)
• Proporcionales (P)
• Proporcionales Integrales (PI)
• Proporcionales Derivativos (PD)
• Proporcionales Integrales Derivativos (PID)
1.2 CONTROLADORESINDUSTRIALES TÍPICOS.
1.2.1-Control De Dos Posiciones (On-Off)
Este tipo de acción de control es tal que el elemento final de control se mueve o conmuta rápidamente a una de dos posiciones, cuando el error alcanza una magnitud predeterminada. Esta acción se puede representar por:
cerrado
m(t) Abierto
E(t)
S(t)
CR
t
m(t)
t
Brecha diferencial
Figura 1.2Figura 1.3 m(t): posición de la válvula S(t): variable controlada E(t): error CR: variable de referencia
Brecha diferencial:
Es el rango (C1,-C1) en el que se mueve la señal de error, antes deque se produzca la conmutación o cambio de posición de la variable manipulada . En la figura 1 se muestra la brecha diferencial como función de error E(t) y la variable manipulada m(t). En la figura 3 se muestra el efecto de la brecha diferencial sobre la variable controlada S(t).
S(t)
C1
t
-C1
m(t)
t
Aplicaciones :
Figura 1.4
Sistemas de gran escala con cambios lentos en elproceso.Ej: Calentamiento / enfriamiento de ambientes. Controles de temperatura para los baños, controles de nivel en tanques.
1.2.2.- Control Proporcional (P)
En un control proporcional existe una relación lineal entre la señal de salida del controlador m(t) y su entrada el error E(t)
donde:
m(t) = K p E(t) + m 0
(1)
Kp = constante de proporcionalidad.
m0 = salida del controladorcuando E(t) = 0 ó posición del elemento final de control para
E(t) = 0
Cuando el sistema opera estacionariamente alrededor de un punto de operación, se puede escribir la ecuación (1) como :
m = K p E + m 0
(1`)
si restamos (1) – (1`), obtenemos el comportamiento del controlador expresado en variables de
perturbación .
(m(t) − m ) = K p (E(t) − E )
m* (t) = K p E* (t)
aplicandoTransformada de Laplace a (2`)
M* (s) = K p E* (s)
M* (s)
(2) (2`)
∴ G c (s) =
E* (s)
= K p = K c
m(t)
abierto
Kp
E(t)
cerrado
Rango óptimo de operación
Figura 1.5
Banda proporcional:
Cambio porcentual en la variable de la salida o controlada que produce un movimiento completo de la válvula.o elemento final de control
% ∆ C
K = 100
p %BP
100
50%
0
200%100%
100 %
abertura
Figura 1.6
Desviación estable (off-set) :
Una característica importante del control proporcional es que éste produce un error de la variable dinámica en el punto de operación, cuando ocurre un cambio.
Puede ser minimizado por un gran valor de Kc o sea por un pequeño valor de la banda proporcional.
1.4
1.2
1
K=30
0.8
0.6
K=10
0.4
0.2
K=1
0
0 24 6 8 10
Figura 1.7
1.2.3.- Control Proporcional Integral ( P I )
Al agregar la acción integral a la proporcional se elimina el offset. Industrialmente se usa el P I y no el I puro.
Este tipo de control puede ser empleado en sistemas que tienen grandes cambios, pero estos a su vez , deben ser lentos para evitar...
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