Ingeniería Petroquimica

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y CIRCUITOS SISTEMAS DE CONTROL II (PS2323) DANIEL CARDONA 0032631 JORGE UNAMO 9831328
CONTROL EN CASCADA Y FEEDFORWARD

CONTROL AVANZADO
Hasta ahora hemos analizado y estudiado ciertas técnicas de diseño de sistemas de control basándonos en requerimientos o especificaciones tanto del período transitorio como del período estacionario, esdecir, se observa el comportamiento del sistema a lo largo del tiempo, desde el momento en que se introduce la entrada hasta cuando el sistema ya se ha establecido y se diseñan compensadores que han de hacer que el sistema se comporte de la manera deseada. Pero otro aspecto que puede afectar el comportamiento de un sistema (además de la entrada), son las perturbaciones externas, que pueden actuardespués que el sistema ya ha comenzado a funcionar y ya se encuentran en estado estacionario. A continuación vamos a ver los métodos de diseño de realimentación y compensadores adecuados para disminuir el efecto de las perturbaciones externas en el funcionamiento del sistema:

Control en cascada: El control en cascada es una estructura alternativa al control en avance para rechazar perturbacionesparcialmente medibles. La idea básica es realimentar variables intermedias entre el punto donde entra la perturbación y la salida. Esta estructura tiene dos lazos: - Un lazo primario con un controlador primario K1(s), y - Un lazo secundario con un controlador secundario K2(s). El control secundario se diseña para atenuar el efecto de la perturbación antes de que alcance a afectarsignificativamente la salida y(t). Veamos un ejemplo para motivar la idea.

El control en cascada se utiliza principalmente para: •Eliminar el efecto de perturbaciones en la variable manipulada. •Mejorar las características dinámicas de lazos de control en procesos que son secuenciados o compuestos por sub-procesos. En ambos casos es necesario tener acceso a por lo menos dos variables controladas.

¿Cómohacer al sistema más robusto a perturbaciones externas?
Tanque

TC

TT

LT

LC V-1

Inter. De calor
V-2

Bomba

Control en cascada (esquema típico)

+ TC1 -

+ TC2 Valvula Proceso Proceso

Tv

TT1

TT2

Básicamente el esquema de control en cascada es un lazo de realimentación dentro de otro lazo de realimentación, donde el lazo interno debe ser más rápido que el externopara hacer al sistema lo mas insensible posible a las perturbaciones. Para comprender mayor la justificación del empleo de este sistema de control vamos a analizar un lazo de control de temperatura simple aplicado a un proceso discontinuo (batch).

La figura siguiente muestra a un reactor en el cual se controla la temperatura de la masa reaccionante regulando el caudal de agua de enfriamiento. Sisuponemos que se produce una perturbación que modifique la temperatura o la presión de entrada del agua de refrigeración observamos que la perturbación tiene necesariamente que pasar a través del proceso principal para que pueda ser contrarrestada.

De acuerdo a ello, una alteración de una variable secundaria hace necesario que la variable principal cambie su valor deseado para que elcontrolador pueda ajustar el caudal de agua al valor necesario en las nuevas condiciones de equilibrio. Para evitar este inconveniente, se recurre a los sistemas en cascada (Ver figura siguiente) cuyo diagrama funcional es el de la figura siguiente:

Observamos que hay dos sistemas de lazos acoplados. El lazo secundario (Variable esclava) controla por si solo la temperatura de salida C2 del agua derefrigeración. El valor deseado del controlador secundario G2 es ajustado por el controlador primario G1 (maestro).

De este modo, si se produce una perturbación del tipo de la analizada anteriormente, el controlador secundario la contrarresta de inmediato, sin necesidad de que la misma tenga que pasar por el proceso principal G4. Si suponemos que G3 es una etapa exponencial con una constante de...