Controladores

SISTEMA DE CONTROL.
Conjunto racional y sistemático de equipos (sensores, actuadores, amplificadores, computadoras, algoritmos, etc.) e intervención humana (diseñadores y operadores de proceso) que permite operar el sistema controlado de una Planta p.e con asistencia del sistema de control mismo.
Se distinguen 3 clases generales de requerimientos que se satisfacen con sistemas de control:a. Eliminar la influencia de perturbaciones externas
b. Asegurar la estabilidad del proceso
c. Optimizar el proceso

ELEMENTOS DE DISEÑO DE UN CONTROLADOR DE UNA OPERACIÓN.
¿Qué hacemos para diseñar?
1. Definir los Objetivos de control, es decir:

a. Asegurar estabilidad
b. Suprimir influencias de perturbaciones externas
c. Optimizar el rendimientoeconómico
d. combinación de a), b) y c)
Comenzamos con definiciones más bien cualitativas que, progresivamente, se expresan cuantitativamente; usualmente, los objetivos se expresan cuantitativamente para variables de salida (respuestas). (e.g. T= Tref± 5%,etc.)
2. Especificar qué variables se deben medir para monitorear la operación a controlar, e.g.:
a. Medir directamente lasvariables que figuran en el objetivo de control, las que se definen como mediciones primarias, o
b. Medir variables que permitan deducir las variables que figuran en el objetivo de control. Estas variables se definirán como mediciones secundarias mientras que el valor de las variables del objetivo control serán variables inferidas.

3. Seleccionar las variables Manipuladas.a. Del conjunto de variables de entrada, ¿cuáles permiten controlar el proceso?

4. Seleccionar la Configuración de Control

a. La configuración de control especifica cómo se conecta la información medida con las variables manipuladas.
b. una misma información (e.g. temperatura) puede dirigirse a dos variables manipulada distintas (e.g. Calor de calefacción o Tasa dereciclo de destilado).
c. La configuración más típica es de realimentación (feed back)

5. Determinar cómo las mediciones permiten ajustar los objetivos de control
a. Se define el manejo de la información (mediciones) necesario para concluir la acción necesaria sobre las manipuladas.

MECANISMO DE REALIMENTACION: FEEDBACK

Habitualmente se puede representar un proceso por unacaja que engloba las propiedades del proceso (diagrama en bloques). Dado un proceso H, este se dice afectado por una entrada u (excitación) para producir una salida y (respuesta) que es el resultado de la acción de H sobre u para entregar y. En síntesis, y=Hu.
BUCLE ABIERTO.- Cuando en el proceso H no existe relación alguna de y a u.

BUCLE CERRADO.- Un bucle cerrado por realimentaciónnegativa está compuesto por un entrada yREF que especifica la respuesta deseada, por un mecanismo de resta de la respuesta observada, que calcula así el error e, de un amplificador K que transduce la señal de error en una acción u sobre el proceso, del proceso H que produce la salida y y de una línea que transporta la información acerca de y hacia el restador de cálculo del error e.

Para unproceso cualquiera, en que la relación de entrada a salida es un simple proporcionalidad (dada precisamente por H), el proceso responderá con y=Hu, el amplificador responde según u=Ke, y el comparador evalúa el error según e=yREF-y, de modo que se puede despejar la respuesta y que queda:
[pic]
donde debiera resultar evidente que es sólo cuestión de elegir una ganancia K del amplificador de errorsuficientemente grande (es decir que HK sea mucho mayor que 1) para asegurar que la salida es tan cercana como uno quiera a la deseada.
RETARDOS
Si, por ejemplo, el proceso es de ganancia unitaria (H=1) pero retardada en τ unidades de tiempo t entonces y(t)=u(t-τ ), entonces
u(t-τ )=Ke(t-τ )=K[yREF(t-τ )-y(t-τ )]
de donde y(t)= K[yREF(t-τ )-y(t-τ )]...