Control
Páginas: 11 (2537 palabras)
Publicado: 29 de marzo de 2012
Control Avanzado
Hasta ahora se han examinado las técnicas de control convencional aplicadas a procesos que se han supuesto lineales y sin retardos ni perturbaciones importantes. No siempre los procesos son así de sencillos; en bastantes casos son muy complejos, presentan retardos importantes, están sometidos a perturbaciones y pueden ser marcadamente no lineales, y con acoplamiento entre lasvariables. No es infrecuente que para estos casos, después de diversos intentos de aplicar controladores PID probando diversos ajustes, se acabe por controlar manualmente el proceso. Las técnicas especiales que permiten el control de este tipo de procesos se denominan técnicas de control avanzado.
Control Multivariable
Un proceso es multivariable cuando posee varias entradas y variassalidas importantes que se influyen mutuamente, es decir, si cualquier cambio en una de las entradas provoca una variación en varias señales de salida.
Un ejemplo simple lo constituye un mezclador de agua caliente y agua fría (fig. 1), donde al variar el caudal de agua caliente cambia la temperatura y el caudal de salida, y al variar el caudal de agua fría cambia también la temperatura y elcaudal de salida.
Se instalan dos controladores de caudal, uno de agua caliente y el otro de agua fría, y se obtiene el diagrama de bloques de la figura 1.
Un caso más complejo lo constituye una columna de destilación (fig. 2). Se observa que una variación del caudal de reflujo provoca cambios en los productos de cabeza y de fondo, mientras que cambios en el calor añadido en fondo danlugar asimismo a variaciones en los productos de cabeza y de fondo.
Los lazos del ejemplo no pueden controlarse con un controlador clásico PID, de modo que es necesario acudir a lo que se denomina control multivariable. Su objetivo es compensar las perturbaciones en las variables y desacoplar las mismas, es decir, si por ejemplo cambia el punto de consigna de una de las variables, sólo éstadebe quedar afectada, sin modificar o perturbar las restantes.
En la figura 3 a puede verse el diagrama de bloques de un control multivariable dotado de desacoplador.
Para buscar la función de transferencia del desacoplador debe cumplirse:
Una variación en la señal de entrada I1 no debe influir en O2.
La influencia de la transmitancia H21(s) sobre O2 se compensa mediante la funciónde transferencia D21(s) que enlaza U2(s) con I1(s).
Una variación en la señal de entrada I2s no debe provocar ninguna reacción en O1.
Con un correcto desacoplamiento, el control multivariable pasa al de la figura 3b.
Los parámetros pueden identificarse por cálculo de las funciones de transferencia, o bien del modo siguiente: se mantiene I2(s)constante y se varía I1(s) y se registrael valor de O1 de donde se deducen los parámetros del proceso + desacoplador 1. Análogamente se procede con la entrada I1(s).
Control Óptimo
Un sistema de control debe cumplir unas especificaciones de funcionamiento determinadas: las que se establecen en el momento de diseñarlo. Estas especificaciones pueden obedecer a varios criterios: una respuesta temporal determinada, una desviaciónespecífica entre la variable y el punto de consigna, es decir un error que cumpla condiciones determinadas, etc. Un criterio típico es que, ante una desviación, el controlador debe lograr una rápida aproximación al punto de consigna y un mínimo rebasamiento de la variable manipulada. Este criterio se convierte en una función objetivo que debe hacerse mínima. El controlador debe diseñarse de tal formaque satisfaga la llamada ley de control, es decir debe cumplirse que la señal de salida del controlador haga mínima la función objetivo, y que los resultados sean óptimos.
Sea el control de retroalimentación de la figura 4.
El sistema está definido por la ecuación de estado
Xt=A Xt+B Ut
Yt=C X(t)
Que representa un conjunto de...
Hasta ahora se han examinado las técnicas de control convencional aplicadas a procesos que se han supuesto lineales y sin retardos ni perturbaciones importantes. No siempre los procesos son así de sencillos; en bastantes casos son muy complejos, presentan retardos importantes, están sometidos a perturbaciones y pueden ser marcadamente no lineales, y con acoplamiento entre lasvariables. No es infrecuente que para estos casos, después de diversos intentos de aplicar controladores PID probando diversos ajustes, se acabe por controlar manualmente el proceso. Las técnicas especiales que permiten el control de este tipo de procesos se denominan técnicas de control avanzado.
Control Multivariable
Un proceso es multivariable cuando posee varias entradas y variassalidas importantes que se influyen mutuamente, es decir, si cualquier cambio en una de las entradas provoca una variación en varias señales de salida.
Un ejemplo simple lo constituye un mezclador de agua caliente y agua fría (fig. 1), donde al variar el caudal de agua caliente cambia la temperatura y el caudal de salida, y al variar el caudal de agua fría cambia también la temperatura y elcaudal de salida.
Se instalan dos controladores de caudal, uno de agua caliente y el otro de agua fría, y se obtiene el diagrama de bloques de la figura 1.
Un caso más complejo lo constituye una columna de destilación (fig. 2). Se observa que una variación del caudal de reflujo provoca cambios en los productos de cabeza y de fondo, mientras que cambios en el calor añadido en fondo danlugar asimismo a variaciones en los productos de cabeza y de fondo.
Los lazos del ejemplo no pueden controlarse con un controlador clásico PID, de modo que es necesario acudir a lo que se denomina control multivariable. Su objetivo es compensar las perturbaciones en las variables y desacoplar las mismas, es decir, si por ejemplo cambia el punto de consigna de una de las variables, sólo éstadebe quedar afectada, sin modificar o perturbar las restantes.
En la figura 3 a puede verse el diagrama de bloques de un control multivariable dotado de desacoplador.
Para buscar la función de transferencia del desacoplador debe cumplirse:
Una variación en la señal de entrada I1 no debe influir en O2.
La influencia de la transmitancia H21(s) sobre O2 se compensa mediante la funciónde transferencia D21(s) que enlaza U2(s) con I1(s).
Una variación en la señal de entrada I2s no debe provocar ninguna reacción en O1.
Con un correcto desacoplamiento, el control multivariable pasa al de la figura 3b.
Los parámetros pueden identificarse por cálculo de las funciones de transferencia, o bien del modo siguiente: se mantiene I2(s)constante y se varía I1(s) y se registrael valor de O1 de donde se deducen los parámetros del proceso + desacoplador 1. Análogamente se procede con la entrada I1(s).
Control Óptimo
Un sistema de control debe cumplir unas especificaciones de funcionamiento determinadas: las que se establecen en el momento de diseñarlo. Estas especificaciones pueden obedecer a varios criterios: una respuesta temporal determinada, una desviaciónespecífica entre la variable y el punto de consigna, es decir un error que cumpla condiciones determinadas, etc. Un criterio típico es que, ante una desviación, el controlador debe lograr una rápida aproximación al punto de consigna y un mínimo rebasamiento de la variable manipulada. Este criterio se convierte en una función objetivo que debe hacerse mínima. El controlador debe diseñarse de tal formaque satisfaga la llamada ley de control, es decir debe cumplirse que la señal de salida del controlador haga mínima la función objetivo, y que los resultados sean óptimos.
Sea el control de retroalimentación de la figura 4.
El sistema está definido por la ecuación de estado
Xt=A Xt+B Ut
Yt=C X(t)
Que representa un conjunto de...
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