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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

CONTROL DE PROCESOS II

CONTROL POR ACCIÓN PRE CALCULADO

ALUMNOS:

- Moreno Sánchez Benjamín- Olvera Munguia Daniel- Ponce Palacios Jair- Sánchez Díaz Miguel Ángel

Profesor: JULIO CESAR PERROTIN MEDINA

GRUPO:

9AV1

MÉXICO, D.F.

INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

FECHA DE ENTREGA: 08/Marzo/2013

Control por acción pre calculado

Índice

I. Objetivo_________________________________________________2

II. Introducción.______________________________________________2

III. Criterio de diseño__________________________________________3

IV. Diagrama a bloques________________________________________3

V. Sintonizacion_____________________________________________7

VI. Ejemplo__________________________________________________7

VII. Conclisiones_____________________________________________10

VIII. Bibliografia______________________________________________10

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Control por acción pre calculado

I. Objetivo

Estudiar los lineamientos que corresponden para calcular el control por acción pre calculado tales como criterio de diseño, diagrama a bloques y sintonización, además de entender su aplicación mediante un ejemplo.

II. Introducción.

El control por acción pre calculada usa la medición de una perturbación entrando al proceso como información adicional para mejorar el rendimiento o índice de funcionamiento de un controlador de lazo simple. Este tipo de medida provee una “temprana advertencia” de una perturbación que causara problemas en algún momento en la variable controlada en el futuro. Con esta advertencia el controlador por acción pre calculada tiene la oportunidad para ajustar la variable manipulada, antes que la variable controlada se desvíe de la referencia o Set-Point. El controlador por acción pre calculada no usa una salida del proceso.

El control por acción pre calculada es usualmente implementado con control por realimentación. El control por acción pre calculada es efectivo en reducir la influencia de perturbaciones, aunque no usualmente tanto como el control en cascada con lazo secundario rápido.

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Control por acción pre calculado

III. Criterio de diseño

- La variable debe indicar la ocurrencia de una perturbación importante.

- No hay una relación causal entre la variable manipulada y las variables de acción

pre calculada.

- La dinámica de la perturbación no debe ser significativamente más rápida que la

dinámica de la variable de salida.

El control por acción pre calculada usa una medida de la perturbación para determinar un

ajuste en la variable manipulada. El control por acción pre calculada puede mejorar

substancialmente el índice de funcionamiento de procesos en los cuales el control

realimentado por sí solo no provee un control aceptable, su rendimiento no degrada

rápidamente con errores de modelaje.

IV. Diagrama a bloques

Un diagrama simplificado del controlador por acción pre calculada es mostrado en la figura

4.36. El control por acción pre calculada usa la medida de la perturbación para calcular la

variable manipulada con el objetivo de una perfecta compensación de esta.

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Control por acción pre calculado

Figura 4.36. Diagrama de bloques simplificado de un controlador por acción pre calculada.

Los cálculos de control que son necesarios para lograr este objetivo pueden ser obtenidos a

partir del diagrama de bloques obteniéndose:

(4.11)

Donde es el controlador por acción pre calculada, la ecuación (4.11) está en variables

de desviación, el objetivo es mantener la temperatura de salida a cero, = 0. Lo único

que no es conocido, es el controlador puede ser obtenido re arreglando la ecuación

anterior:

(4.12)

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Control por acción pre calculado

Es importante notar que el controlador por acción pre calculada depende del modelo para la

perturbación. El controlador por acción pre calculada no es un algoritmo PID, este es un

resultado que no debería sorprendernos, porque nuestro objetivo, como se observa no

proviene de los principios de realimentación. Asumiendo que las funciones de transferencia

tienen las siguientes formas:

Sustituyendo ambas ecuaciones en la ecuación 4-12, se tiene que el controlador por acción

pre calculada queda:

Dónde:

- Algoritmo

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Control por acción pre calculado

- Ganancia del controlador

En la mayoría de los casos este tipo de controlador nos da suficiente exactitud, aumentar el

orden en los términos del controlador nos da o no nos mejora el índice de funcionamiento

del controlador, porque los modelos no son exactos.

La obtención del controlador por acción pre calculada aseguran control perfecto si:

1- Los modelos usados son perfectos.

2- La perturbación medida es la única perturbación experimental por el proceso.

3- Que el controlador sea realizable.

Generalmente las condiciones 1 y 2 no son normalmente satisfechas, el control por acción

pre calculada es siempre combinado con control realimentado, cuando sea posible para

asegurar cero error en estado estacionario.

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Control por acción pre calculado

V. Sintonización

Cualquiera de los controladores puede ser ajustado primero. Suponga que el control

realimentado es ajustado primero, lo cual requiere la identificación del modelo del proceso.

Ya que los parámetros de ajuste del controlador por acción pre calculada son . Ya que

los parámetros de ajuste del controlador por acción pre calculada son derivativos a partir de

la perturbación ella también debe ser identificada. Se usa métodos estadísticos para

identificar el modelo.

Se debe tener cuidado en el ajuste del bloque adelanto /atraso porque se pudiera dar el caso

de amplificación del ruido.

VI. Ejemplo

Con el proceso utilizado en el ejemplo 4.36, ahora implementando control por acción pre

calculada se puede observar en la figura 4. 37, el diagrama en s correspondiente al control

por acción pre calculada aplicado al proceso.

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Control por acción pre calculado

En este tipo de control entra otra perturbación que es la producida por un ruido externo al

proceso de control. Para hallar la función de transferencia se utiliza la función de

transferencia del proceso y además otra función de transferencia que es provocada por una

señal de ruido, de esta manera se tiene:

Figura 4.37 Esquema en bloques del control por acción pre calculada.

Función de transferencia del proceso:

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Control por acción pre calculado

Función de transferencia del ruido:

La función resultante es:

El controlador se ajustó y realizando ajustes finos obtuvieron los siguientes valores:

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Control por acción pre calculado

VII. Conclusiones

Se pudo concluir que el control por acción pre calculada es una acción de control para anticiparse a las diferentes perturbaciones aun cuando no es la única técnica de control para evitar las diferentes señales externas que afectan a los diferentes sistemas y ni la más rápida es una de las variadas formas que existen para poder eliminar los diferentes errores; cabe mencionar que el objetivo principal del control por acción pre calculada es intentar eliminar los errores lo más cercano al cero

VIII.Bibliografía

Control automático de procesos teoría y práctica.

Carlos a Smith

Editorial limusa

primera edición 1991

Pag. 455-472

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