Smith

Estructuras de control I

- Características de los sistemas reales - Efectos del tiempo muerto
4 Predictor de Smith

- Efecto de las perturbaciones
4 Control en Cascada 4 Control Feedforward

- Diseño de redes Feedforward. Ejemplos

Tema V-III.1 Técnicas de diseño

Control e Instrumentación de P. Q.
Dpto Inf rmática y Automática. USAL o

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Características de los sistemas reales- Múltiples variables observables y que se desean controlar
4 Problema de selección de lazos de control
3Variables de entrada 3Variables de salida

- Garantizar la calidad en el control con la sintonización del regulador
4 Mejorar las características de la respuesta
3Problema: Sistemas con tiempo muerto (Desintonización del regulador)
• PREDICTOR DE SMITH

4 Rechazar el efecto de lasperturbaciones
3Problema: Excesiva sensibilidad respecto a algunas perturbaciones
• Control con variables auxiliares: Cascada, FeedForward
Tema V-III.1 Técnicas de diseño Control e Instrumentación de P. Q.
Dpto Inf rmática y Automática. USAL o

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1

Efectos del tiempo muerto I
- Sistema con tiempo muerto

G p (s ) = G (s )e − tm s
- Ejemplo
4 Retardo: desplazamiento-velocidad 4Proceso de medida 4 Mezcla imperfecta
YR (s )
+

-

Gc (s )

G(s )e −t m s

(s )

Tema V-III.1 Técnicas de diseño

Control e Instrumentación de P. Q.
Dpto Inf rmática y Automática. USAL o

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Efectos del tiempo muerto II
- Problemas
4 Retardo de fase elevado 4 Controladores fuertemente desintonizados para garantizar la estabilidad

- Solución
4 EXTRAER EL TIEMPO MUERTO DEL LAZODE REGULACIÓN
Tema V-III.1 Técnicas de diseño Control e Instrumentación de P. Q.
Dpto Inf rmática y Automática. USAL o

4

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Efectos del tiempo muerto III
−600 s - Ejemplo G p (s ) = e

- Sintonización con Ziegler-Nichols en lazo abierto
Kc = τ    = 0.6 t   m τ i = 2 ⋅ t m = 1200 s 1.2 Kp

1 + 300s

τ d = 0 .5 ⋅ t m = 300 s

Sistema desintonizado

Tema V-III.1Técnicas de diseño

Control e Instrumentación de P. Q.
Dpto Inf rmática y Automática. USAL o

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Efectos del tiempo muerto IV
- Extracción del tiempo muerto del lazo
4 Reubicación del sensor
YR ( s )
+
y (t + tm )

GLC (s) =

Gc (s)G (s) − tm s e 1 + Gc (s)G (s )

G c (s )

-

G (s )

e− t m s

Y (s )

4 Utilización de un modelo de la planta Gm(s) YR ( s)
+

Gc (s )G( s ) GR(s ) = e−tm s 1 + Gc (s )Gm ( s )
Tema V-III.1 Técnicas de diseño

-

Gc ( s )

G( s ) e− t m s
Gm (s )

Y (s )

(t + t m )

Control e Instrumentación de P. Q.
Dpto Inf rmática y Automática. USAL o

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3

Efectos del tiempo muerto (y V)
- Problemas
4 Esquema de control en lazo abierto
3No existe reacción al efecto de las perturbaciones 3Si no se dispone de un modelofiable, no se obtendrá la evolución de la variable controlada deseada

- Solución
4 Utilización de una realimentación de la salida, manteniendo el esquema de predicción
3Incorporar el error en la predicción realizada 3Se podrá reaccionar a las variaciones de la salida debidas a la presencia de perturbaciones

Tema V-III.1 Técnicas de diseño

Control e Instrumentación de P. Q.
Dpto Inf rmáticay Automática. USAL o

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Predictor de Smith I
- Esquema propuesto
Y R (s )
+

-

Gc (s )

G(s ) e −t ms
Gm (s ) y(t + t m ) ˆ

Y (s ) y (t ) ˆ

e − t' m s

+

-

+

Gc ( s)G( s ) GR (s ) = e− t m s 1 + Gc (s )Gm (s ) + Gc (s )∆G(s )

+

∆G (s ) = G ( s )e

−t m s

− Gm ( s )e

−t ′ s m

4 Si el modelo de planta es perfecto
Gc (s )G (s ) − tms e 1 + Gc (s )Gm(s ) 4Sintonización del controlador considerando el sistema sin retardo GR (s ) =
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Dpto Inf rmática y Automática. USAL o

4 Incorpora dos elementos

3Modelo rápido Gm s ′ 3Modelo de planta Gm (s )e − tm s
Tema V-III.1 Técnicas de diseño

()

Control e Instrumentación de P. Q.

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Predictor de Smith II
- Ejemplo: control PI
4 Requisitos
3Cancelar el polo del sistema 3Reducir...