Control por realimentacion

Control por realimentación o “feedback”

2- CONTROL POR RETROALIMENTACIÓN (O FEED BACK)
2.1 Introducción: Para el estudio del control de procesos se comenzará explicando una de las más comunes y antiguas estrategias de control: El Control Feed-Back o por retroalimentación. En estos sistemas el controlador compara el valor de la variable controlada con su valor deseado y, en función delresultado de esta comparación, modifica la variable manipulada. Analizando este concepto sobre el ejemplo mostrado en la Figura 1-3 puede verse que el controlador compara el valor que mide la termocupla con el valor deseado (set point) y en base a este resultado abre o cierra la válvula en forma parcial o total. Los controladores por retroalimentación se clasifican en: CONTROLADOR CON ACCIÓN INVERSAControlador que ante un incremento positivo (+) respecto del valor deseado de la variable controlada, responde con un incremento negativo (-) de la variable manipulada. El ejemplo analizado presenta esta característica puesto que ante un incremento de la temperatura se cierra la válvula de ingreso de vapor. 2CONTROLADOR CON ACCIÓN DIRECTA Controlador que ante un incremento positivo (+) de la variablecontrolada, responde con un incremento positivo (+) de la variable manipulada. 2.2 El controlador en el esquema retroalimentado El controlador es el “cerebro” del lazo de control, siendo el dispositivo que toma las decisiones: Esquema: 1-

- Compara la señal de la variable controlada con el set point. - Envía la señal apropiada al elemento de acción final de control que corresponda (porejemplo: una válvula, una resistencia variable). En la Figura 2.1 se muestra un clásico controlador PID de la década de los 70 que resuelve su algoritmo de cálculo a través de circuitos electrónicos analógicos. A pesar de su antigüedad resulta muy ilustrativo.

Figura 2-1 Panel de un controlador clásico analógico

Controlador digital

Figura 2-2: pantalla operativa para el control de una plantaquímica mediante un sistema de control distribuido Componentes básicos de un lazo de control En la Figura 2-3 se muestra un esquema de control de un intercambiador de calor con los componentes básicos de un lazo típico.

Figura 2-3: ejemplo de control por retroalimentación de un intercambiador de calor 2-3 Esquema general de control por retroalimentación Conceptos básicos Se analizará el controlde procesos con una de las más comunes y antigua estrategia de control : El Control Feed-Back o por realimentación. En la Figura 2-4 se muestra el esquema general de estos sistemas

Figura 2-4 esquema general del control feedback Siendo: Ysp(s) = Valor deseado de la salida (Set Point) e(s) = Y(s) – Ysp(s) u(s) = Variable de entrada del proceso a controlar Y(s)= Variable de salida del proceso acontrolar Gc(s) = Función de transferencia del controlador Gp(s) = Función de transferencia de la planta d(s)= Variable de entrada de la carga Gd(s) = Función de transferencia de la perturbación De acuerdo al diagrama de bloque de la Figura 1 se obtiene: *

*

Se utiliza X en lugar de X(s) con el fin de abreviar la escritura

(1)

(2) En el análisis del control feedback se distinguen dosproblemas típicos: a) Servo problema: (d = 0): Considerando una variación en el set point. En este caso el controlador actúa de forma tal de mantener la salida dentro del valor Ysp pedido. b) Problema del regulador: (Ysp=0): Considerando una variación en la perturbación o carga el controlador trata de eliminar el impacto que el cambio produce sobre la salida y genera una señal de control paramantenerla en el valor deseado Ysp Se deduce entonces que la función de transferencia del controlador debe ser tal que se aproxime lo más posible a anular la sensitividad y aproximar la sensitividad complementaria a 1 tal como se expresa matemáticamente en las siguientes condiciones:
Sensitividad

(3)

Sensitividad complementaria ( h)=

(4) Esto implica que se anularían los efectos de la carga...