Profesora

PRIMER PARCIAL DE CONTROL Estructuras SISO 01-2012
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MINAS
(Primera Parte)

La siguiente Figura, muestra un intercambiador de calor, en el cual sehacen circular un fluido caliente y en contraflujo un fluido frío, donde ambos fluidos son agua. El objetivo de control es controlar la temperatura de salida del flujo frío = T C1 , a través del flujo deentrada del fluido caliente . Considere que el flujo de entrada del fluido frío , la temperatura de entrada del fluido frio y la temperatura de entrada del fluido caliente son perturbaciones alsistema.

Las ecuaciones del modelo son:

Donde , y

| Calor específico (4.1813 KJ Kg-1 K-1) |
| Densidad del agua (1000 Kg / m3 ) |
U | Coeficiente de conducción ( 15000W m-2 K-1) || Área de contacto entre los secciones de los ductos (0.1571 m2) |
| Volumen de control de fluido caliente ( 0.0118 m3) |
| Volumen de control de fluido frio ( 0.0039 m3) |
FHiMAX | Flujo decontrol máximo 40 Kg/s (40 l/s) |
FHiMIN | Flujo de control mínimo 0 Kg/s (0 l/s) |

Para este problema:

1- Linealice y pruebe mediante simulación la linealización del sistema alrededor delpunto de operación y obtenga las funciones de transferencia entre la salida controlada Tc1 y la entrada manipulada FHi y entre la salida controlada y las variables de perturbación (TCi, THi, Fci).2- Grafique los diagramas de bode de cada función de transferencia y analice los anchos de banda.
3- Simule el sistema en el punto de operación, no olvide inicializar los integradores con lascondiciones iniciales
4- Construya un controlador usando el método de ubicación de polos, tal que ante un cambio de referencia de 0.5 grados hacia abajo, desde el punto de operación, presente unsobreimpulso menor al 20% y un tiempo de establecimiento de 30 segundos, en lo posible evite que la entrada sature (FHi debe mantenerse entre FHiMIN y FHiMAX).
5- Con el controlador en lazo cerrado...