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7/24/2019 Control en Cascada Modulo de Presion
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CONTROL EN CASCADA
Jess D. Garca*; Omar D. Moreno*; Diana M. Romero*; Keity K. Romero*.
*Estudiante de ingeniera de Alimentos de la Uniersidad de !"rdo#a.
RESUMEN
En la $r%ctica e&iste gran cantidad de $rocesos con la'os sim$les de control (eed)#ac entre los
+ue se $roduce interacci"n. ,ara eliminarla es necesario medirla y controlarla $or medio de un
sistema de control denominado cascada. ,ara reali'ar el a-uste del controlador en cascada del
m"dulo de $resi"n del la#oratorio de sistema de control en la Uniersidad de Antio+ua
Medelln/ se utili'" el m0todo de ensayo y error o m0todo de tanteo. 1e dio inicio al
(uncionamiento del sistema a#riendo el (lu-o de aire corres$ondiente y se identi(icaron los
controladores en estudio2 el de $resi"n 3controlador 4 ) e&terno5 y el de (lu-o 3controlador 6 )
interno5/ el o#-etio es ariar los datos con el (in de encontrar el modelo $ara +ue el modelo se
a-uste al $roceso.
Palabras clave: control/ cascada/ tanteo/ modelo matem%tico.
SUMMARY
7n $ractice t8ere are $lenty o( sim$le $rocesses 9it8 (eed#ac loo$s t8at control #et9een
interaction. :o remoe it is necessary to measure and control t8roug8 a system o( control called
9ater(all. :o ad-ust t8e cascade controller module $ressure control system la#oratory at t8e
Antio+uia Uniersity ) Medellin/ t8e met8od o( trial and error or scoring met8od 9as used. egan
t8e o$eration o( o$ening t8e corres$onding air (lo9 system and driers in t8e study 9ere
identi(ied2 t8e $ressure 3controller 4 ) e&ternal5 and (lo9 3controller 6 ) internal5 / t8e aim is to
c8ange t8e data in order to (ind t8e model t8at (its t8e $rocess model .
Keywords:control/ 9ater(all/ gro$e/ mat8ematical model.
INTRODUCCIN
Una de las t0cnicas $ara me-orar la
esta#ilidad de un circuito com$le-o es elem$leo del control en cascada. 1e utili'a
cuando la aria#le controlada no $uede
mantenerse dentro del $unto de consigna/
$or "$timos +ue sean los a-ustes del
controlador/ de#ido a las $ertur#aciones +ue
se $roducen en alguna condici"n del
$roceso.
1i la se
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$rimario. Estos dos instrumentos
conectados en serie actan manteniendo la
tem$eratura constante/ el controlador de
tem$eratura manda y el de caudal o#edece.
Esta dis$osici"n se denomina control encascada.
,ara +ue el control en cascada sea e(ica'
es necesario escoger/ adecuadamente/ la
aria#le secundaria/ teniendo en cuenta las
$ertur#aciones +ue $ueden $resentarse y
las elocidades de res$uesta de los
distintos com$onentes del $roceso.
,ara seleccionarla $ueden seguirse los
siguientes $asos2
4. Di#u-ar el diagrama de #lo+ues del
$osi#le sistema en cascada.6. El la'o secundario de#e incluir la
$ertur#aci"n $osi#le m%s im$ortante.=. El la'o secundario de#e ser de res$uesta
r%$ida y/ $ara ello/ de#e incluir los
retardos mnimos del sistema de control.
!omo gua/ la relaci"n de constantes de
tem$o entre el la'o $rinci$al y el la'o
secundario de#e ser como mnimo de =/
e idealmente de > a 4?.@. os $untos de consigna de la aria#le
secundaria de#en estar relacionados
directamente con los de la aria#le
$rimaria y/ a ser $osi#le/ su relaci"n de#e
estar re$resentada $or una recta en
$re(erencia a una lnea cura. De este
modo se sim$li(icar% el a-uste del
controlador $rimario.>. El la'o secundario de#e contener el
mayor nmero $osi#le de $ertur#acionesmientras sea su(icientemente r%$ido.
B. a aria#le secundaria seleccionada
de#e $ro$orcionar una esta#ilidad al
control secundario con la ganancia m%s
alta +ue sea $osi#le 3, m%s #a-a5.
Esr!c!ra
a estructura de control en cascada tiene
dos la'os un la'o $rimario con un
controlador $rimario tam#i0n llamado
Cmaestro K43s5 y un la'o secundario con un
controlador secundario tam#i0n
denominado Cesclao K63s5/ siendo la
salida del $rimario el $unto de consigna del
controlador secundario a salida del
controlador secundario es la +ue acta
so#re el $roceso.
"#$!ra %&Estructura de control en cascada.
'e(a)as del co(rol e( cascada
a. ,roduce esta#ilidad en la o$eraci"n#. as $ertur#aciones en el la'o interno o
secundario son corregidas $or el
controlador secundario/ antes de +ue
ellas $uedan a(ectar a la aria#le
$rimaria.c. !ual+uier ariaci"n en la ganancia
est%tica de la $arte secundaria del
$roceso es com$ensada $or su $ro$io
la'o.d. as constantes de tiem$o asociadas al
$roceso secundario son reducidas
dr%sticamente $or el la'o secundario.e. El controlador $rimario reci#e ayuda del
controlador secundario $ara lograr una
gran reducci"n en la ariaci"n de la
aria#le $rimaria.(. Es menos sensi#le a errores de
modelado.g. 7ncremento de la ca$acidad de
$roducci"n.
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L#*#ac#o(es de a+l#cac#,( del co(rol e(cascada
a. Es a$lica#le solo cuando $ueden
o#tenerse mediciones de aria#les
adicionales de $roceso.#. Re+uiere medir las $ertur#aciones en
(orma e&$lcita/ y adem%s es necesario
un modelo $ara calcular la salida del
controlador.c. En algunas a$licaciones la aria#le
controlada no $uede medirse y la
realimentaci"n no $uede reali'arse.
O-.ETI'OS
Ob)e#vo $e(eral
Ealuar la esta#ilidad de un m"dulo de
$resi"n del la#oratorio de control de la
Uniersidad de Antio+uia Medelln/ a
tra0s del control de cascada a
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"#$!ra 3& Re$resentaci"n del com$ortamiento de las aria#les de $resi"n y tiem$o en unsistema de control en cascada.
En la gr%(ica tenemos +ue2
nea a'ul2 set $oint.
nea (ucsia2 aria#le de salida
3$resi"n5. nea naran-a2 aria#le de salida
3(lu-o5. nea morada2 A$ertura de la %lula
de $resi"n. nea erde2 anda $ro$orcional.
!onociendo las (unciones de la #anda
$ro$orcional y el tiem$o deriatio iniciales
3ta#la 45 se reali'aron las ariaciones
corres$ondientes en los alores de estos
8asta alcan'ar el control en la $rimeraaria#le 3(lu-o5. uego de controlar el (lu-o se
$rocedi" a ariar los mismos $ar%metros
3$ y :i5 y se controlaron las dos aria#les2
,resi"n y (lu-o. os alores de la #anda
$ro$orcional y del tiem$o integral +ue
lograron el control 3ta#la 65
Co(rolador
S' -P I D
4 44 >4/ 66 ?
6 ) =44/ =>? ?
Tabla %& !ondiciones iniciales
Co(rolador
S' -P I D
4 F 44?.6 4= =
6 ) 6F? 6? ?
Tabla 3& !ondiciones (inales de esta#ilidad.
,ara er m%s claramente y con(irmar +ue el
sistema esta#a #a-o control se comen'" a
gra(icar de cero con los $ar%metros
esta#lecidos y se reali'" una $ertur#aci"n
en el set $oint $as%ndolo del alor de 44 mA
a F mA/ o#ser%ndose +ue am#as aria#lesse a-usta#an casi inmediatamente 3er
(igura =5.
Una r%$ida res$uesta de las aria#les con
res$ecto a las $ertur#aciones siem$re es lo
deseado/ ya +ue $or e-em$lo/ en este caso
lo +ue se de#e eitar es la a$ertura y cierre
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continuo de la %lula neum%tica con el (in
de eitar el desgaste y el da
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!ontrol aan'ado de $rocesos; Jos0
Acedo 1%nc8e'; ediciones Das de
1antos 1.A. Sistemas de control avanzado.
Control en cascada. Captulo 10;visto en:
http://web.udl.es/usuaris/w3511!"/
Control#de#procesos/$nidades#%les/
Cap10#1 0&11.pd'; accedido
"0/11/"013. ()*+,-) Claudia otros.
inmica Control. 2isto en:
http://dinamicacontrol.%les.wordpr
ess.com/"01"/03/resumen&control&
cascada.pd'; accedido el "0/11/13.
!ontrol En !ascada. HEn lneaI H!itado2
4B?>6?44I Dis$oni#le en2
8tt$2999.galeon.coming$rocesos!O
:ROL77=!A1!ADA.$d(. !ontrol En !ascada. HEn lneaI H!itado2
4B?>6?44I Dis$oni#le en2
8tt$2$ro(.us#.elamannacursosEs+ue
mas)de)control.$d( Acciones %sicas Del !ontrol 6. HEn
lneaI H!itado2 4B?>6?44I Dis$oni#le en2
8tt$2materias.(i.u#a.arNB?Fmaterial!la
se6?446?,ertur#acionesAcciones
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