Sistemas Avanzados De Control

Control en Cascada

Son lazos de control donde se combinan dos variables operacionales que están integradas en la misma función de transferencia del proceso controlado, para que su acción conjunta regule la posición del elemento final de control. En este arreglo habrá un lazo de control esclavo que trabajara en forma análoga a un lazo de control simple pero cuyo set-point será corregida por la variable operacional maestra.

El control en cascada se utiliza cuando las perturbaciones afectan directamente a la variable de proceso manipulada, en la mayoría de los casos será un caudal de materia o flujo de energía; este tipo de perturbaciones se denominan perturbaciones a la entrada. En general el control en cascado utiliza la medida de variables internas (auxiliares) para detectar rápidamente el efecto de las perturbaciones e iniciar antes la acción correctora sobre el proceso.

El controlador en cascada usa la salida del controlador primario para manipular el punto de ajuste del controlador secundario. Este sistema de compone de dos estructuras de control por realimentación, en donde el lazo secundario debe tener influencia sobre el primario y, la dinámica del proceso de este lazo deber ser más rápida que la del primero, por ejemplo flujo y temperatura. Este esquema de control permite una respuesta rápida de control y manipular independientemente los dos lazos si se requiere.

Las principales ventajas que ofrece un control en cascada son:

• Logra una recuperación más rápida de las perturbaciones.

• Reduce la magnitud efectiva de un lapso de tiempo.

• Aumenta la frecuencia natural del sistema.

• Variable primaria se ve menos afectada por los disturbios.

• Mejora el rendimiento dinámico.

• Proporciona los límites de la variable secundaria

Criterios de diseño para la utilización de un lazo de control en cascada.

El control es cascada es aconsejable solo cuando se cumplen las siguientes condiciones:

 El bucle simple no da una respuesta satisfactoria (proceso de dinámica lenta, tiempo muerto grande en relación a la constante de tiempo, sometido a perturbaciones significativas)

 Existe una variable secundaria, X(s), medible a costo razonable, que satisface las siguientes condiciones:

1. Debe indicar la existencia de una perturbación importante.

2. Debe existir una relación causal entre la variable manipulada y la variable secundaria. (X (s)/ M (s))

3. La dinámica de la variable secundaria (X (s)/ M (s)) debe ser más rápida que la de la variable primaria (Y (s)/ X (s)). De esta forma, el bucle interno controla la variable secundaria antes de que el efecto de la perturbación se propague a la variable primaria (variable controlada) de forma significativa.

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