•Técnicas del CRA: más de una variable manipulada/controlada/perturbación Contenido: 3.1 Introducción 3.2 Control en cascada 3.3 Control anticipativo •Anticipativo incremental. •Anticipativo estático. •Control de proporción. 3.4 Control selectivo o control con restricciones. 3.5 Control de gama partida
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.1. INTRODUCCION
•Control en Cascada. •Control anticipativo. anticipativo.
•Control selectivo
•Control de gama partida
Control de una variable de salida y una variable manipulada, utilizando la medición de varias variables (internas o perturbación) Control de varias variables de salida mediante una variable manipulada Control de una variable de salida mediante varias variables manipuladas.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.2. CONTROL EN CASCADA
•Principio de funcionamiento: Controlar rápidamente las variables intermedias corrigiendo el efecto de las perturbaciones de entrada antes de que estas afecten a la salida del proceso.
•Estructura: Lazos de control por realimentación anidados.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.2. CONTROL EN CASCADA
•Nomenclatura
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.2. CONTROL EN CASCADA
•Procesos a los que es aplicable: •La dinámica del lazo interno debe ser mucho más rápida que el lazo externo. •En cualquier caso no hay empeoramiento (hay mejora) si la dinámica fuera similar. •Excepción (rara): interacción, resonancia.
•Estructura muy utilizada: Los controladores industriales tienen estradas y modos específicos para que funcionen como maestros o como esclavos (master/slave).
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.2. CONTROL EN CASCADA
Sintonización del controlador: 1. Sintonización del controlador esclavo: • Modelo del proceso afectado por este lazo de control. (solo una parte del proceso). • Al ser un proceso rápido, lo normal es utilizar un PI. (Necesitamos precisión, no más rapidez) 2. Sintonización del controlador maestro: • Obtenemos un modelo del conjunto secundario (en automático) y lo agregamos al modelo del proceso. • Diseñamos el regulador maestro sobre este sistema equivalente. 6
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.2. CONTROL EN CASCADA
Ejemplo Caldera. (Sin perturbación):
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.2. CONTROL EN CASCADA
Ejemplo Caldera. (Perturbación en P1):
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO
•Objetivo: El objetivo del control anticipativo es el de anular o atenuar directamente el efecto de una perturbación medible. •Nomenclatura: •Control anticipativo. •Control en adelanto. •Control por prealimentación. Bajo estos nombres se esconden distintas estructuras pero con la misma finalidad.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO
•Principio de funcionamiento: •Medir las perturbaciones y actuar sobre la entrada para corregir el efecto de aquellas. •Necesario por tanto un modelo de cómo la perturbación afecta a la salida.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO
•Teóricamente logra un control perfecto, pero en la práctica no es 100% viable por: •No es posible medir todas las perturbaciones •Hay errores de medida en las variables •No hay modelos perfectos del proceso •No siempre se puede realizar la acción de control calculada. (Anticipación excesiva por ser la corrección más lenta que el efecto). •Es un control en CA, por lo que hay que completarlo con una realimentación del error.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO
Anticipativo incremental •Cálculo del controlador por aplicación del objetivo: Anular el efecto de la perturbación.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO Intercambiador de Calor. (u(t)=0.1 d(t)=1)
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO Intercambiador de Calor. 10% de error en el modelo de perturbación.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO
Anticipativo estático •Incremental demasiado estricto, y a menudo irrealizable
GD ( s ) = GD′ ( s )e −t md s
GP ( s ) = GP′ ( s )e
− t mp s
•Si la diferencia de tiempos muertos es pequeña respecto de las constantes de tiempo… se anulan los términos del retardo.
′ − GD ( s ) GF ( s ) = ′ GP ( s )
•Si no, se corrige el régimen permanente.
− GD ( s ) − K D = s − >0 G ( s) KP P
GKF ( s ) = lim
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO Intercambiador de Calor. Anticipativo estático
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3. CONTROL ANTICIPATIVO
Control de proporción •Tipo particular de control anticipativo •Objetivo: Controlar una relación entre dos variables. •Una de ellas hace el papel de perturbación, mientras que la otra es panipulada para cumplir la relación. •Es un control no lineal, salvo que la relación permanezca constante. Dos estructuras: •Estructura 1: Calculo de la referencia para la variable manipulada (multiplicador) •Estructura 2: Control de la relación (divisor).
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3 CONTROL DE PROPORCION
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3 CONTROL DE PROPORCION
Prop+Realim
Realimentado
Proporcion
Z-N: Kc=0.032 Ti=60 Td=15
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.3 CONTROL DE PROPORCION Proporción variable
sp FC
F LT
LC
sp
FT FC
FT
LL
Iso-Butano AT
FT
Reflujo Aliment.
FC
vapor Aliment.
AC
sp F
sp
FC FT
LT
LL
LC
AC
sp
FC FT AT Purgador de condensado
Normal-butano
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.4. CONTROL SELECTIVO
•Caracterizado por tener una variable manipulada y varias a controlar. •Falta de gdl para un control “estricto”. •Objetivo: Mantener “bajo control” varias variables de salida con una sola variable de entrada. •Principio de funcionamiento: Controlar de forma selectiva una de las variables de salida, mientras las otras variables de salida permanecen dentro de un determinado rango de valores.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.4. CONTROL SELECTIVO
•ESTRUCTURA:
•Control no lineal: sólo la idea… los algoritmos son muy variables.
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TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.4. CONTROL DE GAMA PARTIDA
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Objetivo: Controlar la evolución de una salida con dos o más variables de entrada. Características del sistema: 1. Existe una variable controlada y varias manipuladas 2. Las variables manipuladas afectan a la variable controlada 3. Existe un orden de prioridad en el uso de las variables manipuladas. •Estrategia: Utilizamos mientras sea posible las variables prioritarias, y cuando es necesario utilizamos adicionalmente el resto 23
TEMA 3: CONTROL AVANZADO CON VARIABLES AUXILIARES 3.4. CONTROL DE GAMA PARTIDA
•Estrategia: Utilizamos mientras sea posible las variables prioritarias, y cuando es necesario utilizamos adicionalmente el resto