Control Automtico de Procesos

Control Automtico de Procesos

UTN FRN Patricia Rebolledo

Profesor:Control Automtico de Procesos

Control Automtico de ProcesosMATLAB presenta un entorno interactivo que permite modelar, analizar y simular sistemas dinmicos.Con este software se puede modelar grficamente todo el sistema realimentado, diferenciando cada uno de sus componentes, y tras la simulacin, capturar los valores de todas las seales del sistema (variable de entrada o referencia, seal de error, seal de control, variable manipulada, variable de salida o controlada, etc.). Modelado de un sistema dinmico con MATLAB y SIMULINKCONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADOR

UTN FRN Patricia Rebolledo

Control Automtico de ProcesosCONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADORObjetivo:Obtener las ecuaciones diferenciales que describen el sistema en el tiempo y su funcin de transferencia, como as tambin la variacin de los parmetros frente a cambios en la seal de mando.Analizar como simular los efectos de las perturbaciones en el caudal de entrada.Modelado de un sistema dinmico con MATLAB y SIMULINKControl Automtico de ProcesosEl esquema bsico de un sistema de control con realimentacin, o control de lazo cerrado se muestra en la figura 1,donde las variables son: c: variable controlada e: error m: variable manipulada r: valor deseado u: seal de control y: seal realimentada d: perturbacin

CONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADORControl Automtico de Procesos

Modelado de un sistema dinmico con MATLAB y SIMULINKFigura 1Control Automtico de ProcesosA efectos de estudios de control, los sistemas de control realimentados se analizan utilizando el diagrama de bloques simplificado de la siguiente figura:

CONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADOREntradaSalidaControladorPlantaPlanta: sistema a controlarControlador: Provee la excitacin de la plantaControl Automtico de ProcesosEn los sistemas de control en lazo cerrado, la accin de control tiene en cuenta la evolucin del error del sistema (diferencia entre la seal de salida y la entrada de referencia). El sistema de control es capaz de reaccionar ante circunstancias no previstas en el diseo del controlador (perturbaciones, variaciones de los parmetros, etc).

CONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADORControl Automtico de ProcesosCaractersticas de un sistema de control en lazo cerrado:Ser complejos, pero amplios en cantidad de parmetros. La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema. Ser ms estable a perturbaciones y variaciones internas.

CONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADORControl Automtico de ProcesosEfectos de la realimentacin:Reducir el error entre la entrada de referencia y la salida del sistema.Modificar la ganancia global del sistema.Disminuir la sensibilidad ante la variacin de los parmetros del sistema.Modificar la estabilidad del sistema (por ejemplo, puede llegar a estabilizar un sistema inestable o inestabilizar un sistema estable).Reducir los efectos de las perturbaciones externas y del ruido.

CONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADORControl Automtico de ProcesosUn sistema de control est definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.Ser eficiente segn un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales.

CONTROLADOR PID APLICADO A UN CALENTADOREl controlador PID: controlador de tres trminos

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Control Automtico de ProcesosLa funcin de transferencia del controlador PID es:Kp=Ganancia ProporcionalKi=Ganancia IntegralKd=Ganancia Derivativa

El controlador PID: controlador de tres trminosControl Automtico de ProcesosEl controlador PID: controlador de tres trminosRCPlanta

EMC-+Control Automtico de ProcesosUn PID es un mecanismo de control por realimentacin que calcula la desviacin o error entre un valor medido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una accin correctora que ajuste el proceso. El clculo que realiza el control PID se da en tres parmetros: el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor Proporcional determina la reaccin del error actual. El valor Integral genera una correccin proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El valor Derivativo determina la reaccin del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres acciones es usada para ajustar al proceso mediante un elemento de control (la posicin de una vlvula de control o la energa suministrada a un calentador, por ejemplo). Ajustando estas tres variables en el controlador PID, ste puede proveer un control diseado para lo que requiera el proceso a realizar. La respuesta del controlador puede ser descrita en trminos de respuesta del control ante un error, el grado el cual el controlador llega al "set point", y el grado de oscilacin del sistema. Debe tenerse en cuenta que el uso del PID para control no garantiza control ptimo del sistema o la estabilidad del mismo. El controlador PID: controlador de tres trminosControl Automtico de ProcesosEl funcionamiento del controlador PID en un sistema a lazo cerrado: La variable (e) representa el error de seguimiento, que es la diferencia entre el valor deseado de entrada (R) y la salida real (Y). Esta seal de error (e) ser enviada al controlador PID, y ste calcular tanto la derivada como la integral de esta seal de error. La seal (u) recin salida del controlador es ahora igual a la ganancia proporcional (Kp) veces la magnitud del error ms la ganancia integral (KI) veces la integral del error, ms la ganancia derivativa (Kd) veces la derivada del error. El controlador PID: controlador de tres trminosControl Automtico de ProcesosEsquema explicativo de funcionamiento del controlador PID :e=Error de seguimientoKi=Ganancia integralu=Seal de entradaKD=Ganancia derivativaKp=Ganancia proporcionalEl controlador PID: controlador de tres trminos

Control Automtico de ProcesosLa seal (u) se enviar a la planta, y se obtendr la nueva salida (Y). Esta nueva salida (Y) se re-enviar al sensor para hallar la nueva seal de error (e). El controlador toma esta nueva seal de error y computar su derivada y su integral otra vez. Este proceso sigue sin parar.El controlador PID: controlador de tres trminosControl Automtico de ProcesosDiagrama de bloques de un control PIDu (t)Plantae (t)y(t)-+P ID

+++Control Automtico de ProcesosPara el correcto funcionamiento de un controlador PID que regule un proceso o sistema se necesita, al menos:Un sensor, que determine el estado del sistema.Un controlador, que genere la seal que gobierna al actuador.Un actuador, que modifique al sistema de manera controlada (resistencia elctrica, motor, vlvula, bomba, etc).Funcionamiento del controlador PIDGracias por su atencin!

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