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NOMBRE Nº Mat. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESPECIALIDAD Departamento El.A.I. ASIGNATURA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES CURSO GRUPO FECHA

Calificación

Las cuestiones se responderán en el espacio reservado para ello en la hoja de enunciado, pudiéndose utilizar tantas hojas de borrador aparte como sean necesarias, que no serán entregadas. Cuestión 1. (2 puntos – 20 minutos) Explicar en que consiste el desacoplamiento lineal total, dibujar un diagrama de bloques de este tipo de control, indicar el modo de cálculo y explicar sus ventajas e inconvenientes.

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Problema 1. (4 puntos – 30 minutos) Considérese el tanque con agitador representado en la figura. El objetivo es controlar el la temperatura del fluido

manipulando el caudal de vapor al serpentín. La presión de suministro del vapor puede variar debido a cambios en la demanda de otros consumidores de vapor. Se dispone de un sensor para medir la presión de vapor a ña entrada del serpentín, así como de medidores de caudal de entrada de fluido frío y de su temperatura. El nivel de líquido en el tanque está regulado por un controlador de nivel. Mediante una serie de experiencias llevadas a cabo en el entorno de las condiciones nominales de operación, se han obtenido las funciones de transferencia que se presentan a continuación (constantes de tiempo y tiempos muertos en segundos). -Presión de vapor (atm)-posición de válvula (% apertura):

sesG

s

V 311.0)(+

=−

-Temperatura del tanque (ºC)-presión del vapor (atm):

sesG

s

P 4019)(

20

+=

−

-Temperatura del tanque(ºC)- caudal de entrada de producto (l/s)

sesG

s

d 30120)(

3

1 +=

−

-Temperatura del tanque(ºC) – temperatura de entrada del producto (ºC)

sesG

s

d 601)(

20

2 +=

−

Se pide: A) Dibujar el diagrama de bloques del proceso, apareciendo la altura y la temperatura del producto como variables

de salida. Identificar todas las variables significativas (manipulada, controlada, perturbaciones a la entrada y perturbaciones a la salida)

B) Diseñar una estrategia de control avanzado que tenga en cuenta todas las características del proceso. C) Diseñar los controladores necesarios. ¿Se pueden compensar exactamente todas las perturbaciones?

TIPO DE CONTROLADOR (ZN-I) Kp Ti Td

P LK

T·

∞ 0

PI LKT⋅9.0

3.0L 0

PID LKT⋅2.1 2L 0.5 L

Fi

mv

PT

TT

LT LC

mi

FT TT Ti

To

href

Vapo

Regulador de Ziegler-Nichols (I)

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Problema 2. (4 puntos – 40 minutos) Dado el sistema de la figura:

a) Elegir un conjunto de variables de estado que contengan el máximo número posible de entre las

salidas de cada bloque, y expresar en esa base del espacio de estado las ecuaciones de estado que definen el comportamiento del sistema.

b) ¿Se pueden llevar simultáneamente los valores de las salidas y1 e y2 a cualquier par de valores prefijados, desde condiciones iniciales nulas de las variables de estado, en la base elegida en el apartado anterior y mediante una entrada adecuada? Razonar si existe otra base del espacio de estado que cambiase dicho resultado.

c) Indicar si es posible la construcción de un observador de todas las variables de estado del sistema. Si fuera posible, indicar el mínimo número de salidas necesarias para construirlo.

d) Indicar si existe alguna representación del estado del sistema tal que sus variables sean controlables y/o observables.

11

2 ++ ss

11+s

2

1+−s

s

u

y1

y2 +

+

x1

x2

x4

x3