- 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