Tecnicas de control multivariable
Páginas: 25 (6066 palabras)
Publicado: 3 de julio de 2010
INTRODUCCION
El control por retroalimentaci6n es la técnica que más comúnmente se utiliza en las industrias de proceso. En muchos procesos, mediante la aplicación de otras técnicas de control, es posible y ventajoso mejorar el desempeño logrado con el control por retroalimentación. En este trabajo se tiene como objetivo presentar algunas de las técnicas que se han desarrollado yfrecuentemente utilizado, con el fin de mejorar el desempeño del control que se logra por medio del control por retroalimentación. Para estas técnicas se requiere una mayor cantidad de ingeniería y equipo que en el control por retroalimentación solo y, en consecuencia, es de suponerse que, antes de aplicar tales técnicas, se requiera realizar un estudio de factibilidad técnica económica.
Lastécnicas que se presentan son: control de razón, control por acción precalculada, control por superposición, control selectivo y control multivariable. A lo largo del contenido se muestran muchos ejemplos industriales reales, a fin de comprender los principios y aplicación de las técnicas.
Para la implementación de las técnicas que se presentan en este capítulo se requiere cierta capacidad decómputo, que en el pasado se obtuvo mediante la utilización de relés de cómputo, ya fuera neumático o eléctrico. En los últimos años, con el advenimiento de las micro, mini o computadoras de gran escala, se reemplazaron muchos de estos relés arrojan 420 TÉCNICAS ADICIONALES DE CONTROL de cómputo analógicos.
CONTROL DE PROCESO MULTIVARIABLE
La mayor parte de los sistemas decontrol en las unidades de procesos, están compuestos por una entrada y una salida, con lo que pueden ser controlados fácilmente por algoritmos PID estándar. Sin embargo, un pequeño número de sistemas son multivariables, es decir, poseen varias entradas y salidas. Ejemplos de este tipo de sistemas son los relacionados con:
- Columna de destilación.
- Unidades de cracking catalítico.- Unidades de coquización retardada.
- Unidades de destilación de crudo, etc.
El control de procesos multivariables por medio de controladores PID, presenta grandes dificultades debido a la presencia de tiempos muertos, interacción y restricciones, por lo que es necesario recurrir a otro procedimiento que tenga en cuenta estas circunstancias Dos de las técnicas más utilizadaspara controlar estos procesos son:
- Matriz de ganancia relativa (RGA) en estado estacionario, tiene por objeto obtener el mejor emparejamiento de las variables para desacoplar la interacción entre lazos.
- Control Predictivo Basado en Modelos (CPBM); utiliza un modelo explicito para predecir cuál será el comportamiento del proceso a lo largo del tiempo-
En la figura 1 sedescribe un-sistema de mezcla donde es necesario controlar el flujo de salida y la fracci6n de masa que sale de un componente A; para lograr tal objetivo se utilizan dos válvulas: una para la corriente A, y otra para la corriente S. En la figura 1.(a) se muestra un reactor químico en el cual se necesita controlar la temperatura de salida y la composici6n; en este proceso las variables manipuladas sonel flujo de agua para enfriamiento y el flujo de salida del proceso. En la misma figura, se ilustra un evaporador en-el: que el nivel y la concentración a la salida son las variables controladas, y el flujo de salida del proceso y el flujo de vapor, las variables manipuladas.
[pic]
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(c)
[pic]
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[pic]Figura 1.. Procesos multivariable. a) Sistema de mezclado. b) Reactor químico. c) Evaporador d) Máquina para papel.
.
En la figura anterior se muestra una máquina secadora de papel, las variables controladas son la humedad y el peso del producto final, las dos variables manipuladas son el flujo del depósito a la máquina y el flujo de vapor que llega al último grupo de tambores de secado....
El control por retroalimentaci6n es la técnica que más comúnmente se utiliza en las industrias de proceso. En muchos procesos, mediante la aplicación de otras técnicas de control, es posible y ventajoso mejorar el desempeño logrado con el control por retroalimentación. En este trabajo se tiene como objetivo presentar algunas de las técnicas que se han desarrollado yfrecuentemente utilizado, con el fin de mejorar el desempeño del control que se logra por medio del control por retroalimentación. Para estas técnicas se requiere una mayor cantidad de ingeniería y equipo que en el control por retroalimentación solo y, en consecuencia, es de suponerse que, antes de aplicar tales técnicas, se requiera realizar un estudio de factibilidad técnica económica.
Lastécnicas que se presentan son: control de razón, control por acción precalculada, control por superposición, control selectivo y control multivariable. A lo largo del contenido se muestran muchos ejemplos industriales reales, a fin de comprender los principios y aplicación de las técnicas.
Para la implementación de las técnicas que se presentan en este capítulo se requiere cierta capacidad decómputo, que en el pasado se obtuvo mediante la utilización de relés de cómputo, ya fuera neumático o eléctrico. En los últimos años, con el advenimiento de las micro, mini o computadoras de gran escala, se reemplazaron muchos de estos relés arrojan 420 TÉCNICAS ADICIONALES DE CONTROL de cómputo analógicos.
CONTROL DE PROCESO MULTIVARIABLE
La mayor parte de los sistemas decontrol en las unidades de procesos, están compuestos por una entrada y una salida, con lo que pueden ser controlados fácilmente por algoritmos PID estándar. Sin embargo, un pequeño número de sistemas son multivariables, es decir, poseen varias entradas y salidas. Ejemplos de este tipo de sistemas son los relacionados con:
- Columna de destilación.
- Unidades de cracking catalítico.- Unidades de coquización retardada.
- Unidades de destilación de crudo, etc.
El control de procesos multivariables por medio de controladores PID, presenta grandes dificultades debido a la presencia de tiempos muertos, interacción y restricciones, por lo que es necesario recurrir a otro procedimiento que tenga en cuenta estas circunstancias Dos de las técnicas más utilizadaspara controlar estos procesos son:
- Matriz de ganancia relativa (RGA) en estado estacionario, tiene por objeto obtener el mejor emparejamiento de las variables para desacoplar la interacción entre lazos.
- Control Predictivo Basado en Modelos (CPBM); utiliza un modelo explicito para predecir cuál será el comportamiento del proceso a lo largo del tiempo-
En la figura 1 sedescribe un-sistema de mezcla donde es necesario controlar el flujo de salida y la fracci6n de masa que sale de un componente A; para lograr tal objetivo se utilizan dos válvulas: una para la corriente A, y otra para la corriente S. En la figura 1.(a) se muestra un reactor químico en el cual se necesita controlar la temperatura de salida y la composici6n; en este proceso las variables manipuladas sonel flujo de agua para enfriamiento y el flujo de salida del proceso. En la misma figura, se ilustra un evaporador en-el: que el nivel y la concentración a la salida son las variables controladas, y el flujo de salida del proceso y el flujo de vapor, las variables manipuladas.
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[pic]Figura 1.. Procesos multivariable. a) Sistema de mezclado. b) Reactor químico. c) Evaporador d) Máquina para papel.
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En la figura anterior se muestra una máquina secadora de papel, las variables controladas son la humedad y el peso del producto final, las dos variables manipuladas son el flujo del depósito a la máquina y el flujo de vapor que llega al último grupo de tambores de secado....
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