Control Adaptativo Predictivo Experto Técnicas Adaptativas Control adaptativo con modelo de referencia: el componente clave en este tipo de control adaptativo es el modelo de referencia. Cada modelo de referencia debe reflejar cómo el sistema debe responder a los cambios que se produzcan. El programa de adaptación suele ser un algoritmo que optimiza los parámetros de una determinada función objetivo para el control.
Control Adaptativo Predictivo Experto Técnicas Adaptativas Control adaptativo auto sintonizable: en este tipo de controladores se toman continuamente valores de entrada y salida, para estimar en línea y recursivamente los valores de los parámetros de un modelo aproximado del proceso. Así, los cambios que ocurren con el tiempo en el sistema real (no lineal) son modelados mediante un proceso lineal, cuyos parámetros van cambiando con el tiempo para ajustarse lo máximo posible al sistema real. Dado que la estimación del modelo determinará la efectividad del controlador, el aspecto más importante de este tipo de controladores está en disponer de una técnica de estimación de parámetros lo suficientemente robusta y que permita obtener buenos resultados.
Control Adaptativo Predictivo Experto Métodos basados en modelos Los métodos de sintonía automática suelen realizarse en base a una derivación de un modelo del proceso. Existen diversos tipos de modelos, entre ellos los basados en respuestas transitorias, respuesta en frecuencia y estimación de parámetros .
Métodos basados en respuesta transitoria: se pueden basar en el análisis de la respuesta en lazo abierto, generalmente para realizar una presintonía del sistema de control, o en lazo cerrado, que representará mejor la respuesta del sistema de control en condiciones reales de uso. La mayoría se basa en el análisis de la respuesta a una señal escalón o pulso, aunque se pueden utilizar otro tipo de perturbaciones.
Control Adaptativo Predictivo Experto Métodos basados en modelos Métodos de respuesta en frecuencia: suelen utilizarse para determinar la dinámica del proceso. Para conocer la frecuencia apropiada para su análisis se puede utilizar el método del relé, que lleva al sistema a una oscilación límite. Variando la amplitud y la histéresis del relé permite conocer varios puntos del diagrama de Nyquist. Otra forma de analizar la respuesta en frecuencia es mediante los método en línea, en los que se introduce un filtro paso banda que permite determinar el contenido de la señal a diversas frecuencias y determinar así los puntos correspondientes del diagrama de Nyquist. Método de estimación de parámetros: consiste en estimar una serie de parámetros para determinar un modelo de bajo orden con el que poder calcular los parámetros del controlador. Los auto sintonizadores de este tipo pueden trabajar variando los parámetros por lo que pueden trabajar como controladores adaptativos que varían los parámetros del controlador continuamente. Una de sus principales ventajas es que no requieren un tipo de señal concreta de excitación; por contra suelen necesitar de una pre sintonía que puede realizarse seegún los métodos anteriores.
Control Adaptativo Predictivo Experto Métodos basados en reglas Con estos métodos se trata de imitar la sintonía manual basada en la experiencia previa. Se realiza el mismo proceso para el análisis de la respuesta del sistema ante una perturbación que en los métodos basados en modelos, pero el ajuste de los parámetros del controlador se realiza no en función de un modelo, sino en función de algunas reglas conocidas. Para poder llevar a cabo la sintonía automática con estos métodos es necesario determinar una serie de parámetros de la respuesta que permitan determinar la regla adecuada para llevar a cabo el ajuste (sobre oscilación, razón de decaimiento, etc.). Sin embargo, aunque es fácil determinar reglas para decidir si estos parámetros deben modificarse, no lo es tanto saber en qué porcentaje debe hacerse esta modificación, por lo que son métodos más adecuados para sistemas con adaptación continua, donde se realizan pequeños cambios de ajuste con cada transitorio. Presentan la desventaja de que, si se producen dos cambios en la consigna o en la perturbación de carga en muy poco tiempo, puede resultar en una regla de sintonía errónea.
Control Adaptativo Predictivo Experto Control experto El control adaptativo predictivo ha demostrado un funcionamiento satisfactorio en una gran variedad de procesos, siempre que haya una relación causa-efecto que determine el comportamiento dinámico del proceso y que esta pueda ser identificada y gestionada por un modelo. Sin embargo esto no es siempre así. En ocasiones ocurre que la variable de salida puede llegar a una situación en la que su comportamiento no se deba a una causa-efecto determinada, generalmente en los márgenes extremos de operación de la variable de trabajo, por lo que no puede ser identificada por un modelo del proceso. En consecuencia, el control adaptativo predictivo, al igual que otros métodos, tiene unos límites de aplicación.
Control Adaptativo Predictivo Experto Control experto El control experto permite hacer uso del conocimiento previo que se tiene de un proceso para llevar a cabo su control, generalmente mediante la aplicación de reglas, de esta forma el controlador puede tomar decisiones sobre el control que permitan mejorar su función. De esta forma se puede conocer el comportamiento de la planta en determinadas situaciones que escapan al control adaptativo predictivo. El sistema debe ser capaz de interpretar la información recibida de la planta y decidir qué tipo de acciones debe llevar a cabo en base a las reglas que conoce. La complejidad del sistema estriba en cómo se realiza el proceso de toma de decisiones. Como mejora del control experto ha sido desarrollado el sistema de control adaptativo predictivo experto (ADEX), en el que se combinan la predicción de la señal de control, con la adaptación y el control experto basado en reglas en función de las necesidades de respuesta.
Control Adaptativo Predictivo Experto Ante un rango de operación de la variable de trabajo, el control ADEX divide dicho rango en diferentes dominios de control adaptativo predictivo (AP) y de control experto (EX), aplicando el control adecuado a cada dominio. En los dominios AP la dinámica de proceso puede ser identificada mediante un control adaptativo. En los dominios expertos el control manual puede ser más robusto y eficiente que el control adaptativo.
Control Adaptativo Predictivo Experto Como se aprecia en el diagrama de bloques de un control AEX, existe un bloque experto capaz de determinar y modificar el funcionamiento del bloque de control, del bloque conductor y del mecanismo de adaptación en función de la información que recibe de las variables del proceso. El bloque de control actuará inicialmente con un modelo predictivo, calculando el control predictivo a aplicar. Si se debe aplicar un control experto, este bloque actuará como un sistema basado en reglas, imitando la actuación de un operador humano. El bloque conductor recibe las indicaciones pertinentes del bloque experto para determinar criterios de rendimiento para generar la trayectoria más conveniente en los dominios adaptativos. Por ejemplo, dependiendo de los lejos que esté el dominio de la consigna puede preferirse un cambio más rápido o lento del proceso.
Control Adaptativo Predictivo Experto El mecanismo de adaptación recibirá del bloque experto la indicación de cuando conviene o no activar la adaptación de los parámetros del modelo AP en función de las condiciones de operación. Por ejemplo, si se conocen cambios importantes en la dinámica del proceso en diferentes dominios de operación, el bloque experto puede ayudar al mecanismo de adaptación en la elección de los parámetros del modelo AP cuando se produce un cambio en la salida del proceso entre los diferentes dominios.
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