CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS TEMA 2 Control de Procesos UNIDAD 3 Algoritmo de Control

Algoritmo de Control El algoritmo de control El controlador, como su nombre lo indica, ejecuta el control y esto lo hace de acuerdo a un conjunto de instrucciones que resuelven una serie de relaciones y funciones matemáticas. Este conjunto se va a denominar el algoritmo de control.

Algoritmo de Control El algoritmo de control Los algoritmos de control obtienen el resultado, principalmente, de acuerdo a la emulación de los procesos humanos en la toma de acciones y decisiones.

Algoritmo de Control Efecto Proporcional El efecto proporcional es la primera reacción de control y que tiene como objetivo principal estabilizar los cambios de la variable controlada, para evitar que esta variable se salga de control.

Algoritmo de Control Efecto Proporcional Este efecto, como su nombre lo indica, genera una salida de control que es proporcional al error o la desviación de la variable de proceso del punto de consigna. Donde es la salida de control, es la constante de proporcionalidad y es el error.

Algoritmo de Control Efecto Proporcional El efecto proporcional por si solo no genera regulación, quiere decir que el efecto proporcional proporciona control más no un error cero.

Algoritmo de Control Efecto Proporcional En este sentido, el equilibrio se pierde ya que la ecuación de control es como se indica a continuación: Donde es un valor de polarización que garantiza que la salida de control se encuentre en un valor predeterminado cuando el error sea cero.

Algoritmo de Control Ejemplo de efecto proporcional Consideremos el siguiente proceso: Ahora bien procedamos a aplicarle poco efecto proporcional.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Proporcional Se carga la ganancia proporcional.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Proporcional Resultado obtenido.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Proporcional Se carga una ganancia proporcional mayor.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Proporcional Resultado obtenido.

Algoritmo de Control Efecto Integral El efecto integral permite regular la variable de proceso, ya que actuará continuamente mientras el error esté presente y cesará de actuar solamente cuando el error sea cero y el acumulado del error permita el equilibrio de control.

Algoritmo de Control Efecto Integral El efecto integral puede ser representado de la forma siguiente: Donde es la constante proporcional, se define como el tiempo integral, es la salida de control y es el error en el instante k.

Algoritmo de Control Efecto Integral Se puede considerar el mismo proceso pero agregando efecto integral:

Algoritmo de Control Aplicando efecto Integral Se carga poco efecto integral.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Integral Resultado obtenido.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Integral Con un efecto integral mayor.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Integral Resultado obtenido.

Algoritmo de Control Efecto Integral Uno de los aspectos a considerar en el efecto integral es cuando se haya manipulado el elemento de acción final y se hayan sobrepasado sus límites (0% o 100%). Lo que se hace es que se anula el efecto integral una vez se haya alcanzado los límites de los elementos de acción final. Esto se conoce como el efecto “antiwindup”.

Algoritmo de Control Efecto Derivativo El efecto derivativo permite una actuación más violenta en función del cambio del error en el tiempo. Este efecto debe ser tomado en cuenta de manera muy significativa, porque ya no depende de la magnitud del error sino del cambio del mismo en el tiempo.

Algoritmo de Control Efecto Derivativo El efecto derivativo puede ser representado de la siguiente forma: Donde es el tiempo derivativo o constante derivativa.

Algoritmo de Control Efecto Derivativo Se puede considerar el mismo proceso pero agregando efecto derivativo:

Algoritmo de Control Aplicando efecto Derivativo Con un efecto derivativo.

Algoritmo de Control Aplicando efecto Derivativo Resultado obtenido.

Algoritmo de Control Acción de Control La acción de control está definida como el sentido o dirección en la cual se dirige la acción generada por la salida de control. La acción de control estará en función del sentido de variación de la variable de proceso con respecto al sentido de variación que la salida de control debe tener.

Algoritmo de Control Acción de Control La acción de control puede ser expresada de acuerdo a lo siguiente: Para acción directa: Para acción inversa:

Algoritmo de Control Ejemplo de Acción de Control En este caso, al aumentar la variable de control (PIT01) se debe quitar aire a la válvula (ATO) para que cierre, esto implica disminuir la salida de control y por lo tanto la acción de control es inversa.

Algoritmo de Control Respuestas de Control Las respuestas de un controlador a cambios generados por las perturbaciones en los procesos estarán en función de la aplicación de control a ser desarrollada. De acuerdo a lo indicado anteriormente se tendrán respuestas sub amortiguadas y sobre amortiguadas dependiendo de la amplitud o sobre pico y de la duración para estabilizar al proceso.

Algoritmo de Control Respuestas de Control Una respuesta sub amortiguada es cuando el valor de la variable no sobrepasa en ningún instante el valor en estado estacionario.

Algoritmo de Control Respuestas de Control La respuesta sobre amortiguada es cuando el la estabilización ocurre en menos de cuatro constantes de tiempo y se sobrepasa el valor de consigna.

Algoritmo de Control El Controlador PID El controlador no es más que un sistema en si mismo y que mediante una solución mecánica, circuitos electrónicos o procesadores electrónicos resuelve las acciones naturales como lo haría el ser humano.

Algoritmo de Control El Controlador PID En diferentes aplicaciones los efectos PID se combinan y son presentados en forma de ecuaciones. La forma más usada se indica a continuación:

Algoritmo de Control El Controlador PID La ecuación anterior también puede ser representada en forma discreta: y el término es considerado el valor acumulado del efecto integral.

Algoritmo de Control El Controlador PID Los parámetros , y definirán en conjunto una manera de controlar y determinarán la respuesta del controlador balanceando los efectos proporcional, integral y derivativo. Más adelante se verá que la determinación de estos parámetros se define como la entonación del lazo de control.

Algoritmo de Control El Controlador PID Como resultado se busca una respuesta óptima minimizando el error total en el tiempo:

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