Control de Procesos Industriales
7. Control Avanzado: Control en cascada por Pascual Campoy Universidad Politécnica Madrid
Control Avanzado con vari...
7. Control Avanzado: Control en cascada por Pascual Campoy Universidad Politécnica Madrid
Control Avanzado con variables auxiliares Control de una variable de salida
7. Control en cascada con una variable manipulada, utilizando la medida de otras variables 8. Control anticipativo Control de varias variables de 10. Control selectivo salida con una variable manipulada Control de rango partido Control de una variable de salida mediante varias variables manipuladas
U.P.M.-DISAM
P. Campoy
Control de Procesos Industriales
2
1
Control en cascada Objetivo Estructura Características Sintonización Ejemplo
• • • • •
U.P.M.-DISAM
P. Campoy
Control de Procesos Industriales
3
Control en cascada: objetivo
agua
T
TT
FC
Tref
P1
FT
gas P1
TC
V1
P2
Tr + -
U.P.M.-DISAM
P. Campoy
GCM(s)
+ -
Te P2
GCS(s)
Válvula
Control de Procesos Industriales
Q-In
T
4
2
Estructura … • Concepto: controlar variables intermedias, corrigiendo el efecto de las perturbaciones que les afectan antes de que afecten a la salida • Estructura: d(t)
yr(t) + -
GCM(s)
U.P.M.-DISAM
+
GCS(s)
-
P. Campoy
G1(s)
G2(s)
Control de Procesos Industriales
y(t)
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… estructura Nomenclatura: Controlador maestro
yr(t) + -
GCM(s)
+ -
Controlador esclavo
GCS(s)
d(t)
G1(s)
G2(s)
y(t)
lazo secundario o lazo interno lazo primario o lazo externo los controladores industriales suelen tener un mando para configurarlo como maestro o esclavo U.P.M.-DISAM
P. Campoy
Control de Procesos Industriales
6
3
Control en cascada: características • Característica principal: corrige los efectos de las perturbaciones en el bucle interno (menos es eficaz para corregir los efectos de las perturbaciones en el bucle externo) • Rango de validez: – cuando la dinámica del lazo interno es mucho más rápida que la del lazo externo U.P.M.-DISAM
P. Campoy
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7
Control en cascada: sintonización yr(t) + -
GCM(s)
+ -
GCS(s)
G1(s)
G2(s)
y(t)
• 1º sintonizar el controlador interno – partiendo del modelo de la parte del proceso dentro del lazo interno (normalmente de un PI) • 2º sintonizar el controlador maestro – partiendo del modelo que incluye el lazo interno de control (rápido y sin error por usar un PI) y la parte del proceso fuera del lazo interno U.P.M.-DISAM
P. Campoy
Control de Procesos Industriales
8
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Ejemplo 7.1 … En el siguiente sistema: a) Diseñar y calcular una estructura de control en cascada b) Comparar su comportamiento respecto a un C.R.B. ante cambios en en las perturbaciones y en la referencia P1 agua
… ejemplo 7.1 … • Comparativa ante perturbación en el bucle interno (P1) P2
T
V1
U.P.M.-DISAM
P. Campoy
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… ejemplo 7.1 … • Comparativa ante perturbación en el bucle externo (Te) P2
T
V1
U.P.M.-DISAM
P. Campoy
Control de Procesos Industriales
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7
… ejemplo 7.1 • Comparativa ante cambio de referencia (Tref) P2
T
V1
U.P.M.-DISAM
P. Campoy
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Ejercicio 7.1 En el sistema de la figura, para el punto de equilibrio definido por A1=1, A2=7, F10=1, S10=0.2, S20=0.2, Fp=1, Fi=2, H10=1.275, H20=5.102, se obtiene las siguientes f.d.t.:
a)
Diseñar una estructura de control en cascada de la altura H2 con el flujo F1 (2,5 puntos)
b) c)
Calcular los controladores de la estructura anterior (2,5 puntos) Comparar los resultados de la estructura anterior respecto a un C.R.B. ante un incremento de Fp al doble de su valor en equilibrio (comparar a evolución de H2 y de F1) (2,5 puntos) d) Comparar los resultados de la estructura en cascada respecto a un C.R.B. ante un incremento cambio en la referencia de la altura H2ref que pasa a U.P.M.-DISAM P. Campoy 17 valer 6. (comparar a evoluciónControl de Hde2 Procesos y de F1Industriales ) (2,5 puntos)
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Ejemplo 7.2 Reactor con precalentamiento • Planteamiento
