laboratorio montejo cascada

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LABORATORIO DE CONTROL EN CASCADA
CONTROL INDUSTRIAL
Docente: Dr. Ing. William Ipanaqué Alama
Alumno:
Montejo García, Karold Ragner
Piura, 14 de octubre de 2014

520003888105688657500LABORATORIO DE CONTROL EN CASCADA
OBJETIVOS
Cómo construir una estructura de control en cascada en diagrama de bloques (Simulink).
Sintonizar los parámetros de los controladores delsistema de control en cascada por los métodos ya conocidos.
Ventajas y limitaciones de aplicación de control en cascada.
Comparar el control en cascada con el control por realimentación.
Mejorar las prestaciones dinámicas del sistema del control.
Eliminar el efecto de algunas perturbaciones haciendo la respuesta de regulación del sistema más estable y más rápido.
SINTONIZACION
La estructura decontrol en cascada posee dos lazos de control: uno primario con un controlador primario o también llamado maestro y un lazo secundario con un controlador secundario denominado esclavo, siendo la salida del controlador primario la referencia del controlador secundario.
Primero sintonizamos los parámetros del controlador secundario por cualquiera de los métodos conocidos. (Normalmente usamos unPI ya que el secundario debe ser un bucle rápido.)
Posteriormente con el bucle secundario cerrado, se ajustan los parámetros del controlador primario.
El controlador secundario Gc2, se sintoniza con el proceso P1(s)=G1.
El controlador primario Gc1, se sintoniza con el proceso P(s)=G2*[(Gc2*G1)/ (1+ Gc2*G1)].
SINTONIZACION DEL BUCLE SECUNDARIO

Figura1. Diagrama de bloques del lazosecundario
Ajustaremos los parámetros del controlador PI del lazo secundario mediante el método de asignación de polos. El proceso posee la siguiente función de transferencia:
G1S=1s+1El controlador PI tiene la siguiente función de transferencia:
Gc2(s)=K(1+1sTi)El sistema a lazo cerrado está representado por:
Gslc=Gc2*G11+Gc2*G1La ecuación característica del sistema a lazo cerrado viene dado por:s2+s(1+K*KP)+ K*KP*TiReemplazando los valores del proceso del lazo secundario, obtenemos la siguiente ecuación característica:
s2+s1+K+KTi=0Asignando los polos -1.5 y -1.9 podemos hallar los parámetros del controlador:
>> syms a b
>> [K,Ti]=solve((-1.5)^2-1.5*(1+a)+a/b==0,(-1.9)^2-1.9*(1+a)+a/b==0)

K =

12/5


Ti =

16/19
Ingresamos los valores de los parámetros en elbloque del PI:
K=12/5, I=57/20
SINTONIZACION DEL BUCLE PRINCIPAL

Figura 2. Diagrama de bloques del bucle principal
El proceso G2 tiene la siguiente función de transferencia:
G2s=e-s2s+1Para sintonizar el controlador primario necesitamos P(s):
Ps=G2*Gc2*G11+Gc2*Donde:
Gc2(s)=K(1+1sTi)=2.4+2.85/s y además G1S=1s+1Entonces:
>> P=G2*[(Gc2*G1)/(1+Gc2*G1)]
P =2.4 s^3 + 5.25 s^2 + 2.85 s
exp(-1*s) * -----------------------------------------------
2 s^5 + 9.8 s^4 + 16.9 s^3 + 11.95 s^2 + 2.85 s
Para sintonizar por Ziegler-Nichols a lazo cerrado, calculamos:
>> [mg,mf,wmg,wmf]=margin(P)
mg =
3.2598
mf =
-180
wmg =
1.3969
wmf =
0
De Matlab tenemos que Kc=3.2598 y Wc=1.3969 , entonces:Tc=2πWc=4.4979K=0.6*Kc=1.9559
Ti=0.5*Tc=2.2490
Td=0.125*Tc=0.5622
Ingresamos los valores de los parámetros en el bloque del PID:
K=1.9559, I=0.8697 y D=1.0996
SINTONIZACION DEL CONTROLADOR (PID) DEL LAZO DE CONTROL POR REALIMENTACION

Figura3. Diagrama de bloques de un control por realimentación
P(s)=G1’*G2’, donde:
G1'=1s+1G2'=e-s*12s+1Entonces: Ps=exp-s*12s2+3s+1Luego sintonizamos el PID porZiegler-Nichols a lazo cerrado:
>> [mg,mf,wmg,wmf]=margin(P)
mg =
3.7580
mf =
-180
wmg =
1.1362
wmf =
0
De Matlab tenemos que Kc=3.7580 y Wc=1.1362 , entonces:
Tc=2πWc=5.53K=0.6*Kc=2.2548
Ti=0.5*Tc=2.7650
Td=0.125*Tc=0.6912
Ingresamos los valores de los parámetros en el bloque del PID:
K=2.2548, I=0.8155 y D=1.5585
Figura 4. Comparación de control en cascada vs control...