Fundamentos de control predictivo de procesos

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Fundamentos de Control Predictivo de Procesos y

Otros sistemas de control.

Alumno: Pérez Trejo José Edgar

N° Control.- 06071581

Carrera: Ingeniería en Electrónica.

Materia: Control 2

Profesor: González José Francisco.

Hora: 19:00 A 20:00 Hrs.

Fundamentos de control Predictivo de Procesos.

En los últimos diez años el Control Predictivo Basado en Modelos (CPBM) haalcanzado un nivel muy significativo de aceptabilidad industrial en aplicaciones prácticas de control de procesos. Es una estrategia de control que se basa en la utilización de forma explícita de un modelo del proceso para predecir el valor de las variables controladas a lo largo de un horizonte temporal especificado por el usuario, calculándose el valor de las variables manipuladas para hacer que enese horizonte las variables controladas estén en sus valores de referencia. Existen muchos métodos de control predictivo que han sido aplicados con éxito: GPC, IDCOM, DMC, APC, PFC, EPSAC, RCA, MUSMAR, NPC, UPC, SCAP, HPC, etc.

Es un hecho bien conocido que la mayoría de los problemas de control del nivel inferior se pueden resolver mediante simples reguladores PID. Sin embargo, existe una seriede lazos de control económicamente muy significativos que, debido a su dificultad (procesos con múltiples variables que interaccionan, retardos, dinámica compleja, etc.) o a la calidad del control exigida, requieren técnicas de control más avanzadas.

Desde el punto de vista de las aplicaciones industriales, el método tiene algunas ventajas importantes sobre otras técnicas de control:
1.Permite tratar de forma sencilla sistemas multivariables con distinto número de entradas y salidas.
2. Incorpora de forma natural la compensación feedforward, proporciona varianza mínima en las variables controladas y puede utilizarse en sistemas de dinámica difícil, con retardos, respuesta inversa, etc.
3. Es posible la introducción de restricciones en las variables de entrada y salida.
4. Esconceptualmente simple de comprender y ajustar por el personal técnico.
5. Existen controladores comerciales en el mercado con adecuado soporte técnico.

Elementos de Control Predictivo.

Hay una serie de elementos comunes a todos los controladores predictivos:
- El uso de un modelo matemático del proceso que se utiliza para predecir la evolución futura de las variables controladas sobre unhorizonte de predicción.
- La imposición de una estructura en las variables manipuladas futuras.
- El establecimiento de una trayectoria deseada futura, o referencia, para las variables controladas.
- El cálculo de las variables manipuladas optimizando una cierta función de coste.
- La aplicación del control siguiendo una política de horizonte móvil.

Esta metodología está sintetizada en la figura1, donde, en un instante de tiempo t, utilizando un modelo e información pasada de entrada y salida, pueden calcularse las predicciones de la variable controlada y(t + j), j = 0,...,N2, en función de los valores futuros de la variable manipulada u(t + j), a la cual en la figura se la obliga a permanecer constante después del instante t + Nu - 1. Se ha establecido una trayectoria deseada r(t + j)para ir desde el valor actual y(t) de la variable controlada, a la referencia w(t), y se trata de determinar la secuencia u(t + j) de valores de la señal de control que llevan las predicciones y(t + j) tan cerca como sea posible de la trayectoria r(t + j). Una vez calculada toda la secuencia u(t + j) se aplica el valor u(t) en el instante t, y en el período de muestreo siguiente, t + 1, se repitenotra vez todos los cálculos en lugar de utilizar los obtenidos en t, de acuerdo a la política de horizonte móvil mencionada.

Fig. 1. Problema de control predictivo y política de horizonte móvil en un sistema monovariable

Modelos

El modelo interno suele ser un modelo lineal discreto que relaciona cada salida (y) con las variables manipuladas (u) y las perturbaciones medibles (v) o no...
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