TIPOS DE CONTROLES

OBEJTIVO

El objetivo de este trabajo es comparar los resultados obtenidos al aplicar diferentes técnicas adicionales de control en la regulación de un sistema cuyo modelo matemático equivale a un proceso térmico y/o fluido.. Con el objetivo de anular perturbaciones, impidiendo que estas perturbaciones secundarias afecten al sistema principal ya que consiste en incluir uno o mas lazos internos o externos como en la cascada, ya que también se aplicaran sensores de flujo, medidores y actuadores instrumentos visto en otros temas anteriores. Finalmente se plantean los lineamientos que permiten seleccionar la técnica más adecuada para una aplicación determinada.

INTRODUCCION

Los sistemas de control mas elaborados se utilizan cuando los lazos de control convencionales no son suficientemente apropiados, debido a dificultades como procesos con grandes constantes de tiempo, perturbaciones frecuentes ingresando en diferentes puntos del proceso, variables que presentan variaciones y que pueden medirse pero no pueden ser controladas, relaciones que deben mantenerse entre variables no conectadas en forma directa. Es posible que en casos particulares se presenten otros tipos de dificultades de las mencionadas, o que ellas aparezcan combinadas. Los sistemas de control más elaborados de mayor utilización son:

1.- Control de relación

2.- Control en cascada

3.- Control anticipatorio (feedforward)

La selección de una estrategia adecuada de control es común en la industria. Usualmente se resuelve con técnicas tradicionales, sin tener en cuenta otras más avanzadas que, gracias a los avances tecnológicos e informáticos, hoy son factibles de implementar. En este trabajo se hace una revisión de algunas técnicas adicionales, con el fin de compararlas y analizar su desempeño. Para obtener una buena comparación, se aplica cada una de las técnicas a un modelo matemático extrapolable a procesos térmicos y/o fluido, y se realiza la evaluación bajo criterios de rendimiento.

FUNDAMENTO TEORICO

Control de relación

También llamado cascada en lazo abierto. Busca asegurar que dos ó más caudales mantengan la misma relación aun cuando los mismos cambien. Es usado en aplicaciones como mezclas con una composición definida (neutralización de efluentes ácidos, mezclas aire/gas) ó con propiedades físicas especificadas.

El caudal controlado (FIC-102) aumenta ó disminuye para mantener la relación correcta con el “caudal libre”. El caudal libre (FT-101) no es controlado por el lazo. El caudal controlado es controlado por el lazo. El valor deseado para el controlador es igual al valor medido del caudal libre multiplicado por un valor definido en la estación de relación (FF-102). Ese valor puede ser fijo ó ajustado por el operador.

El controlador del lazo de caudal controlado puede tomarse como el controlador secundario en una cascada con la medición del caudal libre y la estación de relación.

Si se mide alguna propiedad física del caudal mezclado, puede cerrarse un lazo usando un controlador PID para manipular el valor de la relación. Por ejemplo, una medición de la densidad, índice de octano, color, etc., podría usarse para cerrar una lazo de control sobre la relación. La señal del analizador AT-103 va al controlador AIC-103. La salida de ese controlador es la relación deseada. Para ajustar manualmente la relación, se pone el controlador AIC-103 en modo manual y se ajusta manualmente su salida. En este caso el sistema en cascada es de tres niveles. El caudal controlado, FIC-102, es el controlador secundario. La relación, FF-102, es el controlador primario del FIC-102, pero el controlador secundario del AIC-103, que es el controlador primario de nivel superior.

CONTROL EN CASCADA

Es un sistema de control más elaborado, donde la idea básica es realimentar variables intermedias entre el punto donde entra la perturbación y la salida. El control en cascada se utiliza principalmente para eliminar el efecto de perturbaciones en la variable manipulada y mejorar las características dinámicas de lazos de control en procesos compuestos por subprocesos. Básicamente el esquema de control en cascada involucra un lazo de control (interno o secundario) dentro de otro (externo o primario). La estructura del esquema muestra un controlador primario el lazo primario y un controlado secundario en el lazo secundario. El objetivo del lazo secundario es atenuar el efecto de la perturbación antes de que llegue a afectar significativamente la variable de salida. Para que el sistema sea lo mas insensible posible a las perturbaciones, es necesario que el lazo secundario sea más rápido que el primario. Esto es, la suma de las constantes de tiempo del lazo secundario debe ser menor que la suma de las constantes de tiempo del lazo primario.

Las siguientes son las expresiones encontradas por Chen-Seborg [7] aplicadas al sistema en cascada para un controlador primario PI:

VENTAJAS

Las perturbaciones más frecuentes son corregidas antes de afectar a la variable principal.

Permite usar ganancias altas.

Tiene una rápida respuesta

CONTROL ANTICIPATORIO

Se usa cuando la perturbación que afecta al proceso puede medirse pero no controlarse. El objetivo es compensar la perturbación antes de que ésta llegue a afectar a la variable controlada. Para ello,

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