Prácticas de control robusto

Prácticas
de
Control Robusto

Análisis de Ganancias Relativas (RGA).

Práctica 1 Control de una Torre de Destilación
Práctica 2 Control de un Proceso de Mezcla
Práctica 3 Control de una planta con fuerte ganancia direccional

Quantitative Feedback Theory (QFT).

Práctica 1 Control QFT de un sistema con incertidumbre paramétrica

Estrategias de Control H_infinitoPráctica 1 Análisis de robustez
Práctica 2 Diseño de un controlador H_infinito de un doble integrador
Práctica 3 Controlador H_infinito discreto

Prof. Dr. Mario García-Sanz
Departamento de Automática y Computación.
Universidad Pública de Navarra, UPNA.
Curso: 97 - 98.
Análisis de Ganancias Relativas (RGA).

Práctica 1 Control de una Torre de Destilación

Dada una sustanciaquímica, mezcla de dos productos (B y D) de diferente punto de ebullición, se diseña una columna de destilación apropiada para separar los dos productos de la mezcla.

Variables de control. Salidas de la Columna de destilación:

D Productos de Destilación (su composición depende de (D). Concentración XD.
B Productos Bajos (su composición depende de (B). Concentración XB.

Medidas de lossensores:

(D Temperatura punto superior
(B Temperatura punto inferior

Variables manipulables:

Qc Flujo de calor en punto inferior
qr Reflujo de vapor en punto superior

Perturbaciones:

F Alimentación de la Columna de destilación (mezcla D+B). Concentración XF.

Se desea controlar las concentraciones de los productos de destilación XD y bajos XB. Para ello se miden las temperaturascorrespondientes (D y (B, y a partir de ellas se obtienen las concentraciones respectivas en el diagrama de puntos de ebullición de ambos productos, tal que,

Así a la temperatura θ1 se tiene:

- Vapor: b% del componente D, y (100-b)% del componente B.
- Líquido: a% del componente D, y (100-a)% del componente B.

El modelo matemático simplificado de la columna de destilación es:

[pic]donde: [pic] [pic]
[pic] [pic]

[pic] [pic]

Unidades: constantes de tiempo en minutos, concentración en tanto por uno en peso, y flujo en kmoles/min.

Se pide:

1. Construir el diagrama de bloques del sistema de control multivariable del proceso.

2. Realizar un Análisis de Ganancias Relativas (RGA) del proceso multivariable para el estado estacionario, y estudiar losemparejamientos (variable manipulable - variable de control) más apropiados para diferentes valores de k12 (entre 0 y -0.2), y de k21 (entre 0 y -0.2).

3. Extrapolar el Análisis de Ganancias Relativas (RGA) del proceso multivariable para todo el espectro de frecuencias de trabajo, y estudiar los emparejamientos (variable manipulable - variable de control) más apropiados para diferentes valores dek12 (entre 0 y -0.2), y de k21 (entre 0 y -0.2).

4. Diseñar y sintonizar un PID para cada lazo de control, suponiendo que no existe interacción, es decir k12 = k21 = 0.

5. Simular, en las condiciones del apartado anterior, la respuesta del sistema frente a una entrada escalón de 0.9, primero en el lazo 1 (en el instante t = 1 min.) y posteriormente en el lazo 2 (en el instante t = 50min.).

6. Introducir los valores k12 = -0.06 y k21 = -0.04 y simular la respuesta del sistema frente a la misma entrada escalón anterior, primero en el lazo 1 (en el instante t = 1 min.) y posteriormente en el lazo 2 (en el instante t = 50 min.).

7. Estudiar la influencia de las perturbaciones XF en el sistema completo.

Nota 1: Suponer que las perturbaciones XF son nulas en los apartados1 a 6 inclusive.

Nota 2: Exponer las conclusiones más relevantes de cada uno de los apartados.

Práctica 2 Control de un Proceso de Mezcla

Dos sustancias en estado gaseoso tienen una composición (en mol %) de X1=80% y X2=20% del elemento químico A. Por medio del conjunto de válvulas y conductos indicado en la figura se extraen los flujos F1 y F2 (mol/hora) de cada sustancia...