Controladores y problema de control presentación.ppt

CONTROLADORES
Ing. Ever Ingaruca Alvarez
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

El problema de control
Proceso
Controlador
u
w y
SP CV
v
MV
DV
Ing. Ever Ingaruca Alvarez, FIQ, UNCP

Controladores
 Generan una señal de control normalizada hacia la
válvula en función del valor medido a la variable que se
quiere controlar y de su valor deseado.
Referencia
Variable controlada
4-20 mA
Error
+
-
Variable
manipulada
4 - 20 mA
Cálculo y
normalización

 Tecnologías:
– Neumática
– Electrónica
– Digital
 Controladores de lazo (PID)
 Autómatas (PLC)
 Sistemas de Control Distribuido (DCS)
 Control por ordenador (PC)
Controladores

4 - 20 mA del
transmisor
4 - 20 mA al
actuador
SP 45
PV 45.5
MV
38 %
Controladores

Señales del regulador
Las señales de entrada y salida al regulador son señales
normalizadas, normalmente de 4 - 20 mA
Proceso
Regulador
Transmisor
Actuador
w u y
4 - 20 mA
4 - 20 mA

El regulador PID
 Regulador basado en señal, no incorpora conocimiento
explícito del proceso
 3 parámetros de sintonía Kc, i, d
 Diversas modificaciones
     
t
y
t
w
t
e 

       








 
t
d
i
c
dt
t
de
dt
t
e
t
e
K
t
u
0
1



Dos opciones
Proceso
R
w u
Proceso
R
w u
Ing.
mA
Ing.
Ing.
Ing.
mA
Ing. %
%
mA
e
e mA
%
+
-
+
-
%
KC % / %
KC % / Ing.

Análisis del regulador
• Las señales de entrada y salida al regulador suelen expresarse en %
del span del transmisor y del actuador respectivamente.
• La conversión del regulador debe corresponder a calibración del
transmisor
Gp
R
100/span
Actuador
W U
%
%
%
+
-
Y
100/span

Parámetros PID
 Kc ganancia / Término proporcional
– % span control / % span variable controlada
– banda proporcional PB=100/ Kc
 i tiempo integral / Término integral
– minutos o segundos (por repetición) (reset time)
– repeticiones por minutos = 1/ i
 d tiempo derivativo / Término derivativo
– minutos o segundos

Acción proporcional
e
t
u
t
Un error del x % provoca una acción de control del Kc x %
sobre el actuador
bias = manual reset (CV = SP)
    bias
t
e
K
t
u c 


Acción directa/inversa
Direct acting controller Kc < 0 Reverse acting controller Kc > 0
u(t) = Kc(w - y) si aumenta y, decrece u con Kc positiva
LT
Considerar el tipo de válvula
LC
LT
LC

Acción proporcional
M
Kc
w u
Ing.
Ampl.
e
30 %
+
-
1500
rpm
1500
rpm
u(t) = Kc e(t) + 30
Solo puede alcanzarse un punto de
equilibrio con error cero

Acción integral (automatic reset)
Un regulador P no elimina el error
estacionario en procesos
autoregulados
La acción integral continua
cambiando la u hasta que el error es
cero
y y
w w
t t
u
t
u
t

t
i
C
dt
t
e
K
0
)
(


Acción Integral
M
Kc
w u
Ing.
Ampl.
e
+
-
1500
rpm

t
i
C
dt
t
e
K
0
)
(

1500
rpm

e
t
e
t
Kc e
Si e = cte.

t
i
c
dt
t
e
K
0
)
(

i = 1 repetición
i
c
i
c
t
i
c
t
t
e
K
t
e
K
dt
t
e
K







 )
(
)
(
)
(
0
i tiempo que tarda la acción integral
en igualar a la acción proporcional
(un repetición) si e=cte.


t
i
c
dt
t
e
K
t
u
0
)
(
)
(

Acción Integral

Acción derivativa
Un regulador P con ganancia alta
para dar respuesta rápida puede
provocar oscilaciones por u
excesiva
La acción derivativa acelera la u si e
crece y la modera si e decrece,
evitando oscilaciones
y y
w w
t t
u
t
u
t








dt
t
de
t
e
K
t
u D
c
)
(
)
(
)
( 

t
d
t
e
d
K
t
u D
c
)
(
)
( 

Con e variando linealmente, la acción derivativa da la misma u que la
acción proporcional daría Td s, mas tarde Acción anticipativa. No
influye en el estado estacionario
e
t
e
t
Kc D a
Si e = a(t)
D
Kc e(t)
PD
Acción derivativa

D
c
D
c
D
c t
at
K
t
a
K
t
d
t
e
d
K 

 


 )
(
)
(
d tiempo que tarda la acción
derivativa en igualar a la acción
proporcional si e = a(t)
e
t
e
t
Kc D a
Si e = a(t)
D
Kc e(t)
Acción derivativa
t
d
t
e
d
K
t
u D
c
)
(
)
( 


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