Instrumentacion y control

CONTROL EN CASCADA
Uno de los métodos más utilizados para reducir al mínimo perturbaciones que entran en un proceso lento es el control en cascada o circuitos múltiples. El control en cascada puede acelerar también la respuesta del sistema de control, reduciendo la constante de tiempo de la función de transferencia del proceso que relaciona la variable manipulada con la salida del mismo.
Elcontrol en cascada se define como la configuración donde la salida de un controlador de realimentación es el punto de ajuste para otro controlador de realimentación, por lo menos. Más exactamente, el control de cascada involucra sistemas de control de realimentación o circuitos que estén ordenados uno dentro del otro.
En la figura 4.19 se ilustra un diagrama de bloques correspondiente a unsistema de control en cascada. En lugar de ajustar el elemento de control final, por ejemplo una válvula reguladora, la salida del controlador primario es el punto de ajuste del circuito de control secundario.
Figura 4.19. Diagrama en bloques de controladores conectados en cascada.
El circuito de control secundario que abarca sólo una porción del proceso total en un sistema de orden menor, de modoque el controlador se puede ajustar para dar una respuesta más rápida. Estudiando la figura 4.20, en la misma se hbbmma conectado en cascada un controlador de flujo con un controlador de temperatura.
Sistema de control en cascada en el cual las perturbaciones originadas en el abastecimiento de vapor quedan imposibilitadas para penetrar en el proceso del intercambiado de vapor.
Las constantesde tiempo del circuito primario son mucho más pequeñas que para el proceso total, de manera que el buen ajuste del controlador secundario elimina de un modo eficaz o reduce al mínimo, por lo menos, las perturbaciones de flujo que entran al proceso a través del abastecimiento de vapor.
La eliminación de una fuente de perturbaciones hace disminuir el orden y las constantes de tiempo del proceso:Estas reducciones aumentan la velocidad de la respuesta que se puede obtener en el circuito de control primario. También reducen el tamaño de las variaciones en la variable controlada, más allá de lo que seria posible incrementando la velocidad de respuesta del sistema de control primario.
Por lo común, hay tres características principales presentes en el control en cascada para que sea eficaz. Laconstante de tiempo del circuito cerrado del circuito secundario debe ser menor que un tercio de la constante de tiempo del circuito primario, el circuito secundario debe incluir una fuente de perturbación de proceso importante, y la variable de proceso que se regula debe ser capaz de desplazar a la variable controlada primaria a su valor deseado.
Existen dos propósitos para usar controlcascada:

1. Eliminar el efecto de algunas perturbaciones.

2. Mejorar la dinámica del lazo de control.

Ya que los cálculos son fáciles, el control cascada puede ser implementado con una gran variedad de equipo analógico y digital.
La combinación de fácil implementación y potencialmente gran rendimiento o mejora en el rendimiento del sistema a lazo cerrado ha permitido que el procedimientode control en cascada se halle esparcido gradualmente.
El control en cascada usa una medida adicional de una variable del proceso para ayudar al sistema de control.
La selección de esta medida adicional, la cual está basada sobre información acerca de la perturbación más común y acerca de la respuesta dinámica del proceso, es critica en el éxito de este tipo de control. Por lo cual, elconocimiento de la operación y la dinámica del proceso es esencial para el diseño adecuado de este tipo de sistema de control.

4.3.1 Cuando usar control en cascada y Criterios para diseñar Control en Cascada.

El control en cascada es efectivo si el lazo interno es más rápido que el lazo externo, si la perturbación principal afecta primero al lazo interno. Normalmente, un lazo de control en...