Estrategias para el Control de Temperatura y Nivel en Sistemas de Automatización
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WIND – UP. SATURACIÓN: El control de temperatura de un horno se hace con un controlador PI o PID. Se observa que la válvula de entrada de gas se satura con frecuencia.
El actuador se satura cuando el rango de funcionamiento de este es relativamente amplio.
En teoría, se debe cumplir que u = uc, pero como el parámetro de la válvula está limitado a 0 < a < 1, entonces cuando uc > 1, la válvula se satura y u = 1.
Este efecto se conoce como efecto Wind – Up y produce una no linealidad en el sistema, haciendo que la salida no se corresponda con el valor deseado.
Para evitar o atenuar este inconveniente, se han desarrollado diferentes estrategias llamadas “técnicas anti – Wind – Up”.
- Utilizar algoritmos incrementales, o realizar el diseño de modo que las limitaciones nunca se alcancen.
- Utilizar un mecanismo Anti – Wind – Up, como el que se explica a continuación. Este mecanismo consiste en realizar un diseño que tenga en cuenta las limitaciones.
El “Back – Calculation” o Anti – Wind – Up consiste en utilizar un controlador PI – D (b = 1, c = 0), de modo que el error derivativo sea:
c * ysp - y = -y
CONTROL EN CASCADA
En el control de temperatura de un tanque isotérmico se han detectado problemas que se vinculan con la alta variabilidad en la temperatura del fluido que entra en el tanque. Proponer una posible solución aportando el esquema de la misma.
En un sistema de control en cascada hay dos lazos de control que actúan sobre una misma variable manipulable. Se utiliza, por tanto, para reducir los efectos de una perturbación en la variable secundaria (temperatura del fluido que entra) sobre la variable primaria (temperatura del tanque).
La estructura del control en cascada tiene dos lazos: un lazo primario con un controlador primario y un lazo secundario con un controlador secundario, siendo la salida del primario el punto de consigna del controlador secundario.
La ventaja del controlador en cascada es que si se produce un cambio en la temperatura, el lazo de control secundario actuará con gran rapidez, eliminando las posibles perturbaciones antes de que afecten a la temperatura del fluido. De este modo, el actuador es la camisa, que es un actuador rápido (dinámica rápida), que se utiliza para modificar la temperatura, que es un proceso más lento.
CONTROL DE UN DEPÓSITO
El nivel de una balsa se controla mediante un equipo de bombeo que lleva incorporado un controlador de flujo. Proponer y justificar un esquema de control para el control de nivel.
(Lo mismo que la pregunta anterior) además:
De este modo, el actuador es el equipo de bombeo, que es un actuador rápido (dinámica rápida), que se utiliza para modificar la altura, que es un proceso más lento.