MI63C- Dinámica y Control de Procesos

Presentación del tema: "MI63C- Dinámica y Control de Procesos"— Transcripción de la presentación:

1 MI63C- Dinámica y Control de Procesos
Prof: Héctor Agusto A Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

2 Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

3 Unidades Temáticas 1. INTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESOS 2. MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DE PROCESOS DINÁMICOS 3. CONTROL CLÁSICO 4. CONTROL AVANZADO 5. IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMAS DE CONTROL Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

4 Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

5 ¿Sistemas Dinámicos? Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

6 Una representación de la Realidad
¿Qué es un modelo? Una representación de la Realidad Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

7 ¿Por qué modelar? Diseño de nuevos procesos
Control de procesos Diseño de nuevos procesos Optimización de procesos existentes Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

8 Modelación y Simulación
Modelo: representación Simulador: Implementación de un modelo Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

9 Motivaciones del Control Automático
Calidad Seguridad Optimización Información Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

10 Motivaciones del Control Automático
Operación Riesgosa X Control Automático ← Operación Óptima Operación Manual Operación Sub-óptima t Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

11 Objetivos de Control Regulación Seguimiento
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12 Elementos de un Sistema de Control
Proceso Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

13 Modelación en el Diseño
Dimensionamiento de equipos Evaluación de riesgos Optimización de Procesos Diseño de Estrategias de Operación/Control Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

14 Modelos en sistemas de Control
Ajuste de parámetros (sintonización) Sistemas Expertos Control Predictivo Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

15 Complejidad de un Modelo
SISTEMA Complejidad 1 ____________ Distancia = MODELO Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

16 Complejidad de un Modelo
SIMPLEZA PRECISIÓN Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

17 Sistema Dinámico Ejemplo: Termómetro
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18 Transciente Permanente
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19 ¿Es el termómetro un Sistema Dinámico?
¿Es relevante su Dinámica? Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

20 Elementos de un Sistema
Variables Manipuladas (u) Perturbaciones (w) medidas no medidas Variables internas Estado (x) Entradas Salidas (y) Parámetros Variables “externas” Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

21 Elementos del sistema Termómetro
Temperatura Externa (real) Entradas (u): Salidas (y): Estados (x): Parámetros: Lectura de temperatura Calor en Mercurio Capacidad Calórica Coeficiente de Dilatación Geometría Termómetro Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

22 ¿Cómo Analizamos estos Sistemas?
Modelar Estimar_Parámetros Simular Evaluar Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

23 Estimación de Parámetros
y PROCESO MODELO u h d Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

24 Tipos de Modelos (1) Clasificación Punto de Vista
Fenomenológico - Empírico Generación Determinísticos – Aleatorios Naturaleza Monovariables – Multivariables Número de variables T. continuo – V. continuas T. continuo – V. discretas T. discreto – V. continuas T. discreto – V. discretas Continuidad de variables Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

25 Tipos de Modelos (2) Clasificación Punto de Vista
V. concentradas – V. distribuidas Comportamiento espacial Variables - Invariables Comportamiento temporal Lineales – No lineales Linealidad de Variables Causales - Anticipativos Realizabilidad Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

26 Modelación Fenomenológica
Basados en la Fenomenología del sistema, es decir fenómenos: Mecánicos Hidráulicos Químicos Eléctricos Entre otros Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

27 Modelación Fenomenológica
Aplicar Leyes de Conservación Aplicar Principio de Mínima Acción Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

28 Leyes de Conservación Conservación de: Masa Energía Momentum
Carga eléctrica Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

29 Leyes de Conservación = + 1.- Plantear ecuaciones de balance dinámico
Variación de X en el sistema Entrada neta de X al sistema Generación neta de X al sistema = + Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

30 Modelación Fenomenológica
2.- Expresar ecuaciones de balance, en función de variables de entrada y salida. 3.- Determinar parámetros Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

31 Modelación Fenomenológica
Ejemplo 1: Termómetro Balance de calor: Q dQ/dt = Qin +Qgen Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

32 Modelación Fenomenológica
Qin = -k*A*( Text-Tter)/l k: Conductividad térmica vidrio (1.1) A: Área de Contacto l: Espesor vidrio Qin = -α *( Text-Tter) Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

33 Modelación Fenomenológica
Tter = Q/Cp Cp: Capacidad calórica Mercurio dQ/dt = -α *( Text- Q/Cp) dQ/dt = α *Q/Cp-α *Text Propuesto: Ajustar parámetros obtener curva!! Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

34 Trabajo en Clase Obtener el modelo fenomenológico del siguiente sistema Fin h Fout d Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos

35 Trabajo en Clase Definir: Entradas, Salidas, Estado y parámetros.
Plantear Leyes de Conservación Dpto. Ingeniería de Minas- fcfm - Universidad de Chile MI63C- Dinámica y Control de Procesos