CONTROL AUTOMATICO ll V CICLO Laboratorios N°18
“CONTROL EN DESACOPLO” INFORME
Integrantes Huaman Apolaya Luis Anderson
Sección: C5 - 5 – A
Profesor: Ernesto Godínez de la Cruz
Fecha de realización: 28 de noviembre Fecha de entrega: 5 de diciembre
2013 – 2
Objetivo Realizar la simulación de un proceso interactivo analizando el comportamiento de las variables del proceso cuando se cambia el SP de uno d elos controladores. Además se simulara el control desacoplo para analizar como esto influye en la independización de una de las variables de las condiciones de trabajo del controlador correspondiente a la otra variable.
Introducción Un proceso se denomina multivariable si tiene múltiples entradas que afectan a múltiples salidas. La existencia de varios lazos de control implica la interacción o acoplamiento entre ellos. Si consideramos 2 lazos de control, es decir, 2 variables controladas y 2 elementos finales de control; veremos que la señal de control de uno de los controladores actúa sobre su elemento final de control y no solo afecta su propia variable de proceso, sino también a la otra variable.
Procedimiento 1. 2. 3. 4.
Seleccionamos el proceso GENERIC. Ingresamos a Control/Select Strategy/Decoupling-Forward Luego View/Select Chart Scroll Rate y escogemos 0.05min. Por ultimo View/Variable Plot Selection, quitamos LOAD1 y LOAD2.
5. Con ambos controladores en Manual, Cambiaos el OUT1 del controlador 1 de 35 a 55, esperamos que PV1 y PV2 se estabilicen.
6. Analizamos el efecto sobre PV1, con el método de la curva de reacción, calculamos los parámetros de sintonía del controlador1 y la función de transferencia.
Efecto de OUT1 sobre PV1 OUT11 35 OUT12 55 ∆OUT=OUT12 – OUT11 20 PV11 52.5 PV12 82.5 ∆PV=PV12 – PV11 30 T0 2.2min PV28.3%=PV11+0.283*∆PV 60.99 T1 6.62min PV63.2%=PV11+0.632*∆PV 71.46 T2 11.02min T28.3% = T1 – T0 4.42min T63.2% = T2 – T0 8.82min Kp11 = ∆PV / ∆OUT 1.5 T11=1.5*( T63.2%- T28.3%) 6.6min TD11 = T63.2% - T11 2.17min
MODO P PI PID
Kc T/(Kp*TD) = 2.03 0.9T/(Kp*TD) = 1.82 1.2T/(Kp*TD) = 2.43
Ti 3.33TD = 7.23 2TD = 4.34
Td 0.5TD = 1.09
Función de Transferencia:
( )
( )
7. Analizamos el efecto sobre PV2, con el método de la curva de reacción, calculamos los parámetros de sintonía del controlador1 y la función de transferencia. Efecto de OUT1 sobre PV2 OUT11 35 OUT12 55 ∆OUT=OUT12 – OUT11 20 PV21 60 PV22 80 ∆PV=PV22 – PV21 20 T0 2.4min PV28.3%=PV21+0.283*∆PV 65.66 T1 5.08min PV63.2%=PV21+0.632*∆PV 72.64 T2 5.91min T28.3% = T1 – T0 2.68min
T63.2% = T2 – T0 Kp21 = ∆PV / ∆OUT T21=1.5*(T63.2%- T28.3%) TD21 = T63.2% - T11
3.51min 1 1.24min 2.27min
Función de Transferencia:
( )
( )
8. Regresamos OUT1 de 55 a 35, esperamos que ambos PV se estabilicen 9. Con los controladores en Manual, Cambiamos el OUT2 del controlador 2 de 45 a 65, esperamos a que PV1 y PV2 se estabilicen.
10. Analizamos el efecto sobre PV1, con el método de la curva de reacción, calculamos los parámetros de sintonía del controlador1 y la función de transferencia.
Efecto de OUT2 sobre PV1 OUT21 45 OUT22 65 ∆OUT=OUT22 – OUT21 20 PV11 52.5 PV12 36.5 ∆PV=PV12 – PV11 -16 T0 4.45min PV28.3%=PV11+0.283*∆PV 47.97 T1 7.48min PV63.2%=PV11+0.632*∆PV 42.39 T2 10.76min T28.3% = T1 – T0 3.03min T63.2% = T2 – T0 6.31min Kp12 = ∆PV / ∆OUT -0.8 T12=1.5*(T63.2%- T28.3%) 4.92min TD12 = T63.2% - T12 1.39min Función de Transferencia:
( )
( )
11. Analizamos el efecto sobre PV2, con el método de la curva de reacción, calculamos los parámetros de sintonía del controlador2 y la función de transferencia. Efecto de OUT2 sobre PV2 OUT21 45 OUT22 65 ∆OUT=OUT22 – OUT21 20 PV21 60 PV22 86.66 ∆PV=PV22 – PV21 26.66 T0 2.4min PV28.3%=PV21+0.283*∆PV 67.54 T1 5.08min PV63.2%=PV21+0.632*∆PV 76.85 T2 5.91min T28.3% = T1 – T0 2.68min T63.2% = T2 – T0 3.51min Kp22 = ∆PV / ∆OUT 1.33 T22=1.5*(T63.2%- T28.3%) 1.24min TD22 = T63.2% - T22 2.27min
MODO P PI PID
Kc T/(Kp*TD) = 0.41 0.9T/(Kp*TD) = 0.37 1.2T/(Kp*TD) = 0.49
Ti 3.33TD = 7.56 2TD = 4.54
Td 0.5TD = 1.13
Función de Transferencia:
( )
( )
12. Regresamos OUT2 de 65 a 45, esperamos que ambos PV se estabilicen 13. Sintonía Feedback Diagrama de bloques Usando los parámetros de G11(S) y G12(S), determinamos los parámetros PI de cada controlador. Controlador 1: = Controlador 2: =
7.56
Ingresamos estos parámetros en los controladores
14. Ponemos el controlador1 en Auto, y cambiamos el SP de 52.5 a 62, analizamos el comportamiento de PV1.
¿Se afecta PV2 con la acción del controlador 1? SI se afecta, surge una variación en PV2 de 60 a 66.35. Regresamos el SP del controlado1 a su valor original. 15. Ponemos el controlador1 en Manual, y el controlador 2 en Auto, cambiamos el SP de 60 a 70, analizamos el comportamiento de PV2.
¿Se afecta PV1 con la acción del controlador 2? Si afecta al PV1, ya que el PV1 varió de 59.67 a 69.69. Regresamos el SP del controlado2 a su valor original. 16. Sintonía combinada sin Desacoplo a) Ponemos los dos controladores en AUTO y seleccionamos el controlador 1 y cambiamos el SP de 52.5 a 57
A pesar de haber generado el cambio de SP únicamente en el controlador1, no solo se vio afectada la variable del proceso PV1, si no también afecto al PV2. Donde se puede notar que el PV2 pasó de 50.50 a 57.13 y el PV1 paso de 60.01 a 60.28. También se puede apreciar que en la variable PV2 tenemos un Overshoot mucho mayor al del PV1, los cuales tienden a estabilizarse después de un tiempo.
Regresamos el SP del controlador 1 a su valor original. b) Con los dos controladores en AUTO, seleccionamos el controlador 2 y cambiamos el SP de 60 a 65.
De igual manera que en caso anterior, a pesar de que solo se realizó el cambio de SP al controlador 2, esto afecto tanto a la variable de proceso PV1 como a la PV2 haciendo que estos varíen PV1 de 52.01 a 51.95 y PV2 de 60 a 64.96; no obstante, podemos notar que la variación resulto ser menos brusca que en el anterior caso, por lo que el tiempo de estabilización fue menor, y sin overshoot’s
Regresamos el SP del controlador 2 a su valor original. 17. Calculo de los parámetros de los desacopladores Imagen a) Función de transferencia del desacoplador FF2
GFF2= -
( ) ( )
(
)
Parametros de FF2 Kf2=KP21/KP22 -0.75 Tid2= T22 1.24 Tlg2= T21 1.24 Tm2= Td21 – Td22 0 b) Función de transferencia de desacoplador FF1
( ) ( )
(
)
Parametros de FF1 Kf1=KP12/KP11 0.53 Tid1= T11 6.6 Tlg1= T12 4.92 Tm1= Td12 – Td11 2.4 Dónde: Ganancia del controlador: Kf Tiempo de adelanto (lead time): Tld Tiempo de atraso (lag time): Tlg Tiempo de atraso del controlador: tm c) Seleccionamos el controlador 1 y en TUNE/DeCplr ingresamos los parámetros de los desacopladores.
GFF2 Controlador 1valvule B GFF1 Controlador 2valvule A
Kf
Tld
Tlg
tm
-0.75
1.24
1.24
0
0.53
6.6
4.92
2.4
18. Sistema de Control con Desacoplo Ponemos ambos controladores en Auto a) Cambiamos el SP del controlador 1 de 52 a 62 ¿Qué ocurre con PV1? Notamos que el PV1 varía con gran magnitud, ya que fue al controlador1 al cual se aplicó la variación en el SP. ¿Qué ocurre con PV2? Notamos que el PV2 varia en lo más mínimo, ya que en el controlador2 no se aplicó la variación de SP ¿Las variables PV1 y PV2 están desacopladas? Si, puesto que cada una de las variables actúa dependiendo de su propio SP. En este caso PV1 actuó debido al cambio de SP que se hizo. Cambiamos el SP del controlador 1 de 62.5 a 52.5 y esperamos que PV1 y PV2 se estabilicen b) Variamos el SP del controlador 2 de 60 a 70. ¿Qué ocurre con el PV1? Notamos que el PV1 no varía, ya que la variación de SP se realizó en el controlador2 por lo que al PV1 no le afecta.
¿Qué ocurre con el PV2? Ya que la variación de SP se aplicó al controlador 2, el PV2 varió considerablemente, adaptando un nuevo valor de PV. ¿Las variables PV1 y PV2 están desacopladas? Si están desacopladas, porque, solo varia el PV del controlador al cual se usó la variación de SP. CUESTIONARIO 1. ¿Qué es un proceso interactivo? También llamado Sistema Interactivo, está formado por 2 o más lazos, por lo cual, si se cambia el SP de uno de los controladores, no solo cambia el PV del mismo lazo, si no también cambia el PV del lazo de al lado; como se pudo notar a lo largo del laboratorio. 2. ¿Cuál es la función del desacoplador FF1?
( ) ( )
(
)
(
=
)
3. ¿Cuál es la función del desacoplador FF2?
Gff2=
( ) ( )
( 4. Para el siguiente sistema de control
(
) )
a. Realizar el diagrama de bloques del sistema interactivo
b. Realizar el diagrama de bloques del sistema considerando los desacopladores
Observaciones Se observó que se debe tener mucho cuidado al momento de realizar el método de la curva de reacción a los proceso, ya que se pueden obtener valores erróneos. se observó que los parámetros establecidos iban referidos al control PI. Se debe hacer 2 curvas de reacción para cada salida de cada controlador, a su vez generar sus respectivas funciones de transferencia Se debe sintonizar los controladores, antes de poner los parámetros de desacoplo.
Conclusiones El sistema de control en desacoplo se aplica a sistemas donde se tiene 2 o más lazos de control.
Se usa cuando, se desea tener o generar una variación a 1 solo lazo de control, del sistema, evitando que se pueda afectar algún lazo alrededor.
Si se desea aplicar esta estrategia, necesitamos que los controladores cuenten con una opción llamada “DECOPLY”, para poder permitirnos que puedan ser desacopladas.
Bibliografía http://www.isa.cie.uva.es/~maria/multivariables.pdf http://ocw.upm.es/ingenieria-de-sistemas-y-automatica/control-deprocesosindustriales/Contenidos/Documentos/8_control_sistemas_multivari ables.ppt
