- Definición de control
- Impedimentos para lograr un buen
control - Beneficios del control
- Objetivos del control
- Diagrama de un bloque
- Control con
realimentación - Control de nivel
- Control directo e indirecto
Definición
de Control.
* tener el control
* Control sobre un
automóvil
*control de temperatura de una
sala
Bases de nuestro curso:
Necesidad del conocimiento del sistema o
proceso a controlar
Estudio de técnicas para el
control
Cantidad muy grande de sistemas
controlados en forma automática:
Sistemas diseñados por el ser
humano:
Control de velocidad, posición,
nivel, temperatura
En seres vivo control de presión de
sangre, temperatura, cantidad de azúcar, diámetro
de
Pupilas.
Históricamente se utilizaba el
control automático para reemplazar tareas
humanas
Hoy es usado para:
* Aumento y constancia (repetitibilidad) en
la calidad
* Mejor rendimiento
* Menor desperdicio y reprocesado de
productos
* Menos contaminación
* Mayor margen de seguridad
* Menor consumo de
energía
Reducción de 2-10% en los costos
operativos representan un monto anual muy Importante.
No es fácil controlar un
proceso
* La entrada afecta a la salida pero la
salida afecta la entrada
* Es fácil y barato obtener un
control de bajo rendimiento
Un control de alto rendimiento es caro y
requiere:
* Conocimiento acabado del
proceso
* Conocimiento de su
dinámica
* Comprensión de la teoría de
control
* Buenos censores
* Computadoras rápidas
Muchas veces no se sabe cuánto
cuesta pasar de un control simple a uno más
Sofisticado
Muchas veces no se sabe cuál es el
beneficio de pasar de un control simple a Uno más
sofisticado
Impedimentos para
lograr un buen control.
• Hardware
– Comunicaciones rápidas
– Velocidad de procesamiento
– Flexibilidad
– Software amigable
• Censores y Actuadores ( sí es
un problema)
– Muchas veces no se comprende lo
importante que es esto veces no existen censores
o son muy lentos
• Tiempo
– se necesita muchas horas hombre
calificadas para estudiar el problema
– diseño, implementación,
ajuste es tiempo calificado
• Beneficios
del Control
– Baja escala: mejoras de bajo costo para
muchos reguladores de bajo nivel o gasto en
Educación básica de control o
gasto de horas-hombres de personal de control y
procesos
– Alta escala: cambios costosos para pocos
lazos pero con un alto rendimiento.
* Regulación compleja
* Supervisión
* Optimización
– Recordar: hay que cuantificar los
beneficios!!
– Cálculo de la tasa de retorno.
Deseable: < a un año
Captar un problema de control
complejo.
Conformar un equipo de trabajo o
multidisciplinario: procesistas, controleros, instrumentistas,
operadores, gerentes.
Preguntas:
¿Qué comportamiento
exactamente tenemos hoy en día? ¿Cómo lo
medimos?
Listar las mejoras a introducir
¿Cuál es la mínima
mejora aceptable? Cuantificar los beneficios ponerlos en cifras
$$ calcular la tasa de retorno?
Elegir un método de diseño y
solución acorde hay muchos para elegir el método en
sí no influye en el costo pero puede traer dolores de
cabeza
Implementación
Pensar en una rápida
prototipación para reducir costos y tiempo
Pensar en herramientas para
depuración (graficación, acceso a
variables)
Verificación de
resultados
Importante para futuros
proyectos
Escribir todo
Hacerlo circular entre gerentes y
supervisores
Objetivos del
Control
Hacer que la salida sea lo más
próxima posible a una referencia calculando una
señal de entrada.
Se debe cumplir esto independiente de
perturbaciones de entrada y perturbaciones de salida. E
imprecisión en el conocimiento de la planta
Componentes del Lazo
Descripción de elementos:
Planta
Actuador
Censores
Referencia
Perturbación
Ejemplo:
"mantener el caudal de salida de una bomba
teniendo en cuenta variaciones de fricción del fluido con
la temperatura, variaciones del caudal de entrada, una
medición
Poco precisa y que no se conoce exactamente
las características de la bomba"
Diagrama de un
bloque
Los componentes de un sistema de control de
Temp. De sala.
Diagramas de bloque de un
sistema
De retroalimentación
elemental.
Importante.
Planta
Proceso o elemento a controlar
Sistema
Conjunto de elementos que
interactúan
Entrada
Variable del sistema que es posible
manejar
Salida
Variable del sistema que es necesario
comando
Referencia
Valor al cual debe llegar la
salida
Perturbación
Efecto que altera las condiciones de un
proceso
Censor
Dispositivo que permite medir una
magnitud
Control con
Realimentación
Se usa para:
– Regulación: controlar un sistema
para mantener una condición inicial o estado
cero
– Seguimiento de referencia: el sistema
debe seguir una trayectoria con cierta especificación. Muy
común en sistemas mecánicos
– Rechazo de perturbaciones: el sistema
debe ser inmune a variaciones de carga u otro tipo de cambios.
Común en control de procesos.
– Generalmente se necesita una
combinación de todas llegando a un compromiso.
– El conocimiento del procesos es la clave
para la solución de los problemas de control
– Utilizar la lógica para analizar
los problemas
– Describir los procesos en diagramas de
bloques y modelos
– La técnica de diseño del
control es de relevancia secundaria.
Estabilidad
Un sistema es estable cuando es
atraído y permanece en un punto de equilibrio
– Estabilidad marginal:
el sistema tiene una oscilación
sostenida
– Inestabilidad
– el sistema tiene una oscilación
creciente o crece constantemente
– El control puede estabilizar un sistema
inestable o marginalmente estable
– desestabilizar un sistema
estable
– mejorar la velocidad de
respuesta
– reducir el efecto de las
perturbaciones
– reducir el efecto de las
incertidumbres
Control de
Nivel.
CONTROL DE TEMPERATURA.
Control de velocidad de
rotación:
*Maquina de Watt
*Bolas girando a diferente
diámetro
*Se utiliza como censor de
velocidad
*Varía la salida de
vapor.
REGULADOR CENTRIFUGO DE GAS
Tipos de control
Sistema de control de lazo
abierto…
*Más estable
*Adecuado cuando se conoce el sistema y las
perturbaciones de antemano.
*Necesita menos potencia.
*Más económico.
Sistema de control de lazo
cerrado….
Control de realimentación manual
de un sistema térmico…
*Usa realimentación.
*Menos sensible a
perturbaciones.
*Tendencia a sobre corregir errores y a
inestabilizar el sistema.
Control Directo e
Indirecto
Control directo: se controla directamente
la variable que se desea corregir .
Control indirecto: se controla otra
variable que influye a la principal.
Es mejor el control directo.
Es importante la elección de las
variables de control.
– Control Adaptativo: se ajusta frente a
cambios en la planta.
– Control Con Aprendizaje: Aprende en forma
heurística la ley de control.
Ejemplos.
Sistema de control de
presión…
Sistema de control de
velocidad…
Control numérico de una
maquina…
Control de un alto horno por
computadora…
Autor:
Brian Galli