08:19
Introducción: El control de procesos complejos no es “fácil” pese a que haya técnicas de control multivariable que diseñan controladores con “una línea de Matlab”... hay muchas decisiones clave a tomar antes, de gran importancia económica, algunas de las cuales se tratarán en este capítulo.
[402: cscmot] Control
de
sistemas
complejos
(motivación):
preguntas
a
responder
antes
de
calcular
controladores
**
08:19
[403: csceta] Control
de
sistemas
complejos:
etapas
y
papel
de
la
Ingeniería
de
Sistemas
y
Automática
**
12:00
[404: layers] Niveles
de
decisión
en
control
de
procesos
(plantwide
control)
*
04:11
[405: pto1] Selección
y
análisis
de
puntos
de
operación
en
sistemas
complejos:
ideas
generales
****
18:57
[406: hvacop1] Selección
óptima
del
punto
de
operación:
ejemplo
instalación
de
climatización
(idealizado)
***
16:05
*Link to English version
[407: hvacop2] Selección
óptima
de
pto.
op.
y
variables
controladas:
instalación
de
climatización
****
18:33
*Link to English version
[408: saplant] Selección
de
actuadores
y
variables
controladas:
planteamiento
del
problema
**
10:22
[409: sarefp1] Selección
actuadores
y
variables
controladas:
enfoque
poliédrico
seguimiento
referencias,
plantas
cuadradas
***
08:37
[410: sarefp2] Selección
actuadores
y
variables
controladas:
enfoque
poliédrico
seguimiento
referencias,
exceso
de
actuadores
****
11:35
[411: sap1] Selección
variables
controladas/manipuladas
para
cancelar
perturbaciones:
cancelación
total
(RP),
enfoque
poliédrico
***
07:52
[412: sap2] Selección
variables
controladas/manipuladas
para
cancelar
perturbaciones:
cancelación
parcial
(RP),
enfoque
poliédrico
****
07:47
[413: sap3] Selección
variables
controladas/manipuladas:
conclusiones
enfoque
poliédrico
(rég.
perm.)
****
06:41
[414: sa3ref] Selección
de
actuadores
y
variables
a
controlar:
enfoque
SVD
(seguimiento
de
referencia,
rég. permanente)
***
10:26
[415: sa3refex] Selección
de
actuadores
SVD
(seguimiento
de
referencia,
rég. permanente):
ejemplo
***
06:23
[416: sa3pc] Selección
de
actuadores
SVD:
cancelación
total
de
perturbaciones,
condicionamiento
***
06:07
[417: satrans] Selección
de
variables
controladas
y
manipuladas:
caso
transitorio
(seguimiento
referencias/cancel. total
perturbaciones)
****
11:20
[418: satransP] Selección
actuadores
y
variables
a
controlar:
cancelación
parcial
perturbaciones,
régimen
transitorio
*****
07:15
[419: sa4conc] Selección
de
actuadores
y
variables
a
controlar:
conclusiones
finales
***
06:23
Importante: Los resultados en esta sección han considerado un análisis “preliminar”, “rápido”, basado en el modelo escalado del proceso. La comprobación sobre si se pueden seguir o no ciertas referencias “transitorias” realmente es una aproximación: se está usando el régimen estacionario senoidal (comando sigma), y las referencias y perturbaciones no tienen por qué tener un escalado “constante” a todas las frecuencias: la amplitud esperada de las referencias o perturbaciones puede estar relacionada con su “rapidez” (por ejemplo, esperar referencias de amplitud 1 a frecuencias menores a 2 rad/s, pero de amplitud 0.1 a frecuencias de 2 rad/s); una generalización del escalado dará lugar a lo que se llama “ponderación en frecuencia” (en el ejemplo, amplitud de referencia por debajo de la amplitud de ), tanto de referencias como perturbaciones (que se agruparan como “entradas externas”). Los actuadores también podrían tener una capacidad de movimiento más limitada a frecuencias altas y los objetivos de control también podrían ser diferentes a baja frecuencia (errores deseados “pequeños”) y a alta frecuencia (errores deseados “no tan pequeños”).
Por todo esto, desde un punto de vista formal, la validación completa sobre si se pueden seguir (o no) unos objetivos de control “sofisticados” se haría con el análisis basado en “planta generalizada ponderada” (vídeo [ pgpo(19:09)]), cuyos pesos están estrechamente relacionados con las ideas de escalado aquí propuestas, según se detalla en la Sección 19.3.2.
Control con saturación durante una fracción importante del transitorio: Considerando saturación, los procesos pueden “acelerarse” más de lo que se calcula basado en el cruce con 0dB de la ganancia escalada. El control para procesos lineales que puede saturar es el control predictivo. Consideraciones sobre dicha cuestión se abordan en el vídeo [ dacta(09:31)].
Procesos inestables y de fase no mínima. Es de especial interés mencionar el caso de procesos inestables y de fase no mínima donde los anchos de banda indicados por el cruce de con los 0 dB peca en muchos casos de excesivamente optimista, por dos razones:
En procesos inestables se requiere de una cierta actividad del regulador “mínima” para estabilizar; por ello, el margen hasta saturación que queda “libre”, para poder estabilizar y además cancelar perturbaciones o reducir el error ante referencias, se reduce respecto al de un proceso con el mismo diagrama de valores singulares pero que fuera estable. La mínima actividad de la acción de control para estabilizar es analizada en el vídeo [ minust(10:54)], mediante el enfoque de planta generalizada arriba mencionado.
En procesos de fase no mínima (o retardo), evitar cancelaciones polo-cero inestable obliga a no poder cancelar los ceros de fase no mínima; intentar un tiempo de establecimiento menor al tiempo donde la respuesta del sistema tiene signo contrario al de la ganancia resulta complicado (cancelar el cero requeriría una amplitud de control que tendería a infinito, lo cual es imposible con actuadores limitados). Si el proceso es, simultáneamente, inestable y de fase no mínima, entonces los problemas se agravan. Esto será discutido en secciones posteriores, en concreto la Sección 19.4.
[420: termsa1] Sistema
térmico
orden
4:
dimensionamiento
de
actuadores
(rég.
perm.,
poliedros)
****
10:25
[421: termsa2] Sistema
térmico
orden
4:
dimensionamiento
de
actuadores
(SVD,
transitorio)
****
14:17
[422: forn1] Caso
de
estudio:
Modelado
y
analisis
controlabilidad
entrada/salida
de
sistema
horno
lineal
orden
11
***
15:49
[423: icscpl11] ICSC-PL1
(1):
descripción
prototipo
horno
***
11:12
[424: icscpl12] ICSC-Pl1
(2):
Descripción
de
experimentos
y
formato
de
datos
***
14:45
[425: icscpl13] ICSC-PL1
(3):
Discusión
preliminar
sobre
resultados
de
identificación
y
controlabilidad
E/S
****
14:58
[426: dacta] Análisis
de
controlabilidad
entrada-salida
proceso
con
2
actuadores
de
diferente
ancho
de
banda
(Matlab)
***
09:31
[427: props3x3] Analisis
de
propiedades
y
controlabilidad
entrada-salida
de
un
sistema
3x3
****
13:48
En resumen, el análisis de rapidez/dimensionamiento conseguible mediante el sigma-plot es meramente “orientativo”: es aproximado (reg. est. senoidal, geometría de elipses), conservador si las técnicas de control predictivo son permitidas (podría conseguirse más rapidez de la que calculamos), pero demasiado optimista (los bucles serán mucho más lentos del resultado de este cálculo) en caso de procesos inestables, o de fase no mínima, o con retardo. También los errores de modelado disminuirán los objetivos de prestaciones “recomendables” (los controladores demasiado rápidos son poco tolerantes a errores de modelado, compromiso especificaciones robustez, Sección 25.2).
[428: sa23a] Controlabilidad
entrada/salida
(estático)
2x3,
caso
estudio:
[1]
planteamiento
y
enfoque
SVD
error
cero
***
09:36
[429: sa23b] Controlabilidad
entrada/salida
(estático)
2x3,
caso
estudio:
[2]
enfoque
poliedros
(MPT3,
quadprog)
****
14:49
[430: sa23c] Controlabilidad
entrada/salida
(estático)
2x3,
caso
estudio:
[3]
enfoque
SVD
error
no
nulo,
comparación
y
conclusiones
****
14:49
[431: sacerf1] Seleccion
vbles.
manipuladas
y
controladas:
seguimiento
referencias,
SVD,
ejemplo
Matlab
(1)
***
12:58
*Link to English version
[432: sacerf2] Seleccion
vbles.
manipuladas
y
controladas:
seguimiento
referencias,
SVD,
ejemplo
Matlab
(2)
****
15:45
*Link to English version
[433: sacerf3] Seleccion
vbles.
manipuladas
y
controladas:
seguimiento
referencias,
poliedros,
ejemplo
Matlab
(3)
****
16:38
*Link to English version
[434: sacerf4] Seleccion
vbles.
manipuladas
y
controladas:
cancelación
total
perturbaciones,
ejemplo
Matlab
(4)
****
15:59
*Link to English version
[435: sacerf5] Seleccion
vbles.
manipuladas
y
controladas:
cancel.
parcial
pertubaciones,
poliedros
(5)
****
13:44
*Link to English version
[436: sacerf6] Seleccion
vbles.
manipuladas
y
controladas:
cancel.
parcial
pertubaciones,
SVD
(6)
****
16:35
*Link to English version
[437: sacerf7] Seleccion
vbles.
manipuladas
y
controladas:
régimen
transitorio,
sigma
(7)
***
10:56
*Link to English version
[438: elipm1EN] Manipulability
of
robotic
arm
(1):
modelling,
jacobian,
singular
value
decomposition
***
16:33
[439: elipm2EN] Manipulabilifty
ellipsoid
of
robot
arm
(2):
theory,
example,
polyhedron
approach
****
17:52
[440: elipm3EN] Manipulabilifty
ellipsoid
of
robot
(3):
further
examples
and
animations
***
12:23
[441: elipf1EN] Jacobian:
matrix
gear
ratio,
effect
on
force/torque
multiplication
****
20:22
[442: elipf2EN] Force
ellipsoid
in
a
robot
(1):
definition
and
basic
examples
***
11:53
[443: elipf3EN] Force
ellipsoid
in
a
robot
(2):
principal
maneuvers,
Jacobian
singular
value
decomposition
****
14:41
[444: elipf4EN] Duality
of
force/manipulability
ellipsoids
in
a
robot
(inverse
behaviour)
***
14:43
[445: ect1a] Etapas
iniciales
de
un
problema
de
control
de
sistemas
complejos,
resumen.
***
12:51
[446: ect1b] Estructuras
de
control:
centralizado,
descentralizado,
jerárquico.
**
18:46