Control de planta hidraulica

CONTROL DE LA PLANTA HIDRAÚLICA
Introducción La utilidad e importancia de los controles proporcionales, radica en que éstos se aplican generalmente a los sistemas de control. Los esquemas de control PID básicos y modificados, proporcionan un modelo matemático de la planta. Los parámetros de los controladores se determinan por medio de las diversas técnicas de sintonización que se conocen(Ziegler y Nichols, sintonización directa, etc.) para que el controlador cumpla con unas determinadas condiciones en estado transitorio y en estado estable del sistema en lazo cerrado. La válvula de control es un elemento de regulación final que se utiliza en los sistemas de control en malla cerrada y actúa como una resistencia variable del flujo en la línea de proceso. Es un mecanismo de control delcaudal, la señal para controlar la apertura o cierre puede ser generada por la válvula, o regulada como en este caso por un sistema de control. El objetivo de introducir una válvula de control en el sistema es modular de acuerdo a las señales obtenidas por una serie de sensores dispuestos en el sistema, el caudal de agua para así poder mantener la planta hidráulica en equilibrio.[1] El control deapertura de una válvula on-off se realiza a través de un controlador, por medio del cual se envía una señal de voltaje a la válvula para que se abra o se cierre, con el fin de controlar el flujo de agua que se requiere en el sistema. El controlador de la válvula depende de algunas de las variables del sistema como el nivel de agua en el tanque con respecto al de referencia y la velocidad de flujo. Lamodulación por ancho de pulso o PWM es una técnica que se emplea para controlar circuitos analógicos. Consiste en generar los pulsos de salida del sistema no simétricos; es decir, que un nivel alto o bajo dure más que el otro. El ancho de pulso PW representa el tiempo del pulso, la longitud o periodo representan la duración de la señal y la frecuencia es la cantidad de pulsos por unidad detiempo.

Dado que la idea de controlar el caudal está sujeta a que a determinados intervalos de tiempo la válvula se abra o se cierre, es importante definir cual es el ancho de pulso que permite un funcionamiento controlado y continuo del sistema. Éste parámetro denominado “Duty Cicle”, determina el porcentaje de tiempo que el pulso se encuentra activo. Por tanto, si se escogen tiempos de pulso muypequeños, la válvula se abre y cierra muy rápidamente, lo que permite una discontinuidad muy grande en el flujo. Si se escogen intervalos muy grandes, el nivel de agua a va aumentar muy rápidamente y no se tendrá un control sobre el sistema. Por esta razón, se debe probar inicialmente con diferentes valores, para identificar un valor que permita un flujo casi continuo de agua y que a su vez permitatener bajo control el sistema. El controlador PD es el controlador más simple, dado que solo tiene un parámetro de ajuste, la constante de proporcionalidad Kc, pero operan con un error en estado estacionario en la variable que se controla, por tanto la salida del controlador es proporcional al error entre el punto de control y la variable que se controla. La proporcionalidad la da la ganancia delcontrolador y la sensibilidad del sistema está ligada directamente con los cambios del error, situación que hace que el sistema sea muy sensible a las perturbaciones externas y por tanto que tarde más tiempo en estabilizarse. [3] La implementación de una acción integral o de reajuste en un controlador proporcional, se debe a que la mayoría de los procesos no se pueden controlar cuando tienen unadesviación, sino que se deben controlar en el punto de control, es por esto que el controlador proporcional integral, elimina la desviación permitiendo así un control más riguroso. El control PI tiene dos parámetros que se deben ajustar para obtener el controlador deseado: la constante de proporcionalidad Kc y el tiempo de reajuste τi que es el tiempo que le

toma al controlador repetir la...