Data Link Control Line Discipline Flow Control Error Control.
Control prealimentado
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Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática © A. Mandow, A.J. Reina Diseño de Controladores Industriales 13 - 1 Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática Diseño de Controladores Industriales Módulo IV: MEJORAS DEL RENDIMIENTO TEMA 13: CONTROL PREALIMENTADO BASADO EN MODELO
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controlo prealimentado basado en modelo
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Diseo de Controladores Industriales Mdulo IV: MEJORAS DEL RENDIMIENTO
TEMA 13: CONTROL PREALIMENTADO BASADO EN
MODELO
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NDICE
Contenido
1. PRINCIPIOS DEL CONTROL ANTICIPANTE
2. DISEO DEL CONTROL FEEDFORWARD
3. EJEMPLOS DE APLICACIN
Referencias:
Shinskey (1996). Captulos 4 y 7.
strom & Hgglund (1995). Captulo 7.
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1.PRINCIPIOS DEL CONTROL ANTICIPANTE
Repaso: Estructura general del control basado en modelo.
El modelo no considera las perturbaciones.
Control
Predictivo
Dinmica
var. Controlada
Modelo
Dinmico
- +
Dinmica
Perturbacin
+
+
- +
Em: Correccin del modelo
r
q
y
Planta
u objetivo
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Caractersticas del Control Anticipante
(Feedforward)
La prealimentacin utiliza la medida de una perturbacin de
la planta como aviso anticipado.
El controlador acta antes de que la salida se desve de la
consigna.
No utiliza la salida del proceso!! (aunque se suele aplicar
conjuntamente con realimentacin).
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Ejemplo: Intercambiador de calor
Qu pasa si la temperatura de entrada sufre grandes
perturbaciones?
Alimentacin
Producto
Fluido de
calentamiento
TY1
TY2
Tiempo
Perturbacin medida To
Variable manipulada v
C: Efecto de v sobre T
A: Efecto de T sin control
B=A+C = T (Control perfecto)
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2. DISEO DEL CONTROL FEEDFORWARD
El control debe eliminar la perturbacin:
sL
q
q
qqe
sT
KsG
1)(
sL
u
uu
uesT
KsG
1)(
sLL
q
u
u
q
ffuqe
sT
sT
K
KsG
)(
1
1)(
Gff(s): Control Feedforward
Gu(s) Dinmica var. Controlada
Gq(s) Dinmica Perturbacin
+
+
q
y
Planta
u
)(
)(
)(s
uG
sq
GsG ff
Ejemplo:
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Criterios para el diseo de control prealimentado
Cundo usar Feedforward?
1. El control realimentado no proporciona el rendimiento
deseado.
2. Se puede medir una variable feedforward.
Criterios que debe cumplir la variable:
1. Debe indicar una perturbacin importante.
2. NO debe tener una relacin causal con la variable
manipulada.
3. La dinmica de la perturbacin no debe ser mucho ms
rpida que la dinmica de la variable controlada (si se
combina con control realimentado).
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Combinacin de Prealimentacin y Realimentacin
y
Gff(s): Control Feedforward Q
Gq(s) Dinmica Perturbacin
-
q
Planta
r C(s): Control Realimentado
Gu(s) Dinmica Var. Controlada
+
+
+
+
+ ysp
uff
u ufb
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Mejora ante cambio de consigna mediante
Feedforward
y
Mu(s): Control Feedforward
-
Planta
r C(s): Control Realimentado
Gu(s) Dinmica Var. Controlada
+
+
+ ysp
My(s): Repuesta deseada ym
uff
u
= +
1 + = +
() ()
1 +
Feedforward ideal para
hacer cero este trmino
=()
ufb
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PID con peso en la consigna mediante
Feedforward
y
-
Planta
r C(s): Control Realimentado
Gu(s) Dinmica Var. Controlada
+ ysp F(s): Peso Feedforward
u
= +
1
+
1 +1
+
=
2 + + 1
2 + + 1
Controlador
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3. EJEMPLOS DE APLICACIN
Control del nivel de un colector de vapor
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Ejemplo: Control del nivel de un colector de vapor
Problemas:
Nivel bajo. Riesgo de sobrecalentamiento.
Nivel alto. El agua puede alcanzar la turbina, dandola.
Caractersticas (dificultad):
Baja constante de tiempo del colector (sensible a perturbaciones en carga).
Fase no mnima. Al abrir la vlvula de vapor, el descenso de presin produce un burbujeo, y el nivel aumenta
momentneamente (shrink & swell).
BP grande, para evitar variaciones en el flujo de agua.
Solucin:
Feedback del nivel
Feedforward de la diferencia entre flujo de vapor y de agua de alimentacin
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Ejemplo: Efecto de los errores en el modelo.
a) Sin feedforward.
b) Error de ganancia (25%)
c) Error en retardo en modelo
d) Error en adelanto
e) Sin realimentacin
