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Ingeniería 11 (1,2):11-25, 2 001 San José. Costa Rica

IDENTIFICACIÓN DE PROCESOS SOBREAMORTIGUADOS UTILIZANDO TÉCNICAS DE LAZO ABIERTO
Víctor M.M. Alfaro Víctor Alfaro
Resumen
Se presentan varios de los métodos de identificación de procesos de lazo abierto, disponibles para la obtención de un modelo de primer o segundo orden más tiempo muerto, para un proceso sobreamortiguado. Mediantepruebas de simulación digital, se compara el desempeño de estos métodos y se determina la bondad de los mismos con base en el error de predicción cometido. Se dan recomendaciones sobre qué método utilizar con base en el modelo requerido.

Abstract
Several open loop identification methods for over damped process are presented, to obtain first and second order plus dead time models. A comparisonbased on the prediction error of the different models is made with the aid of digital simulation in order to measure their performance. Recommendations on the identification method to use are given based on the model required.

1.

INTRODUCCIÓN

La puesta en servicio de un sistema de control industrial requiere de la correcta sintonización del controlador, es decir de la selección adecuada desus parámetros. Para poder sintonizar el controlador Gc(s) de un lazo de control, como el mostrado en la Fig. Nº 1, es necesario identificar primero la dinámica del proceso que se va a controlar Gp(s), para luego obtener los parámetros del controlador, empleando el método de sintonización seleccionado. El proceso de sintonización del controlador consta así de dos etapas: identificación ysintonización. La obtención de la información dinámica del proceso requiere que éste sea excitado de alguna forma y que tanto la entrada aplicada así como la respuesta del proceso, sean registradas. Por estas razones resulta necesario realizar una prueba experimental que permita identificar un modelo dinámico para el proceso.

Las técnicas de identificación experimental, que nos interesan, puedenclasificarse en: • • • • Métodos basados en la curva de reacción del proceso (respuesta al escalón) Métodos de oscilación mantenida Métodos de realimentación con relé Métodos de control P

Los métodos basados en la curva de reacción del proceso son métodos de lazo abierto, el controlador puede o no estar instalado y si lo está operará de modo “manual” durante la prueba. Los demás métodos son del tipo delazo cerrado, en donde el controlador se encuentra operando en “automático”. Las técnicas de identificación citadas anteriormente se basan, en consecuencia, en la curva de respuesta del proceso obtenida a lazo abierto o lazo cerrado y son procedimientos esencialmente gráficos. Otros procedimientos que utilizan secuencias

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INGENIERÍA

binarias seudo-aleatorias (PRBS), como señales deprueba y métodos numéricos basados en los mínimos cuadrados para la identificación de modelos en tiempo continuo o en tiempo discreto del tipo ARX, ARMA, ARMAX y otros, están fuera del alcance de este trabajo.

Se presentan a continuación, algunos métodos de identificación de procesos sobreamortiguados basados en la curva de reacción y los resultados comparativos de la bondad de los mismos,obtenidos mediante pruebas de simulación digital.

2.

MODELOS

La mayoría de los métodos de sintonización de controladores se basan en los parámetros de un modelo de orden reducido que permita representar sistemas dinámicos de orden alto y por esta razón los más empleados son los de primer o segundo orden más tiempo muerto, cuyas funciones de transferencia son: Primer orden más tiempo muertouno, se representen por medio de un modelo de primer orden más tiempo muerto, como el dado por la ecuación (1), algunos pocos requieren de un modelo de segundo orden más tiempo muerto, como el dado por (2). Si el sistema es subamortiguado debe representarse por un modelo como el dado por (3). Restringiremos los métodos de identificación, así como los resultados obtenidos en su comparación, a...
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