Tanque de mezclado (V2): disen~o de bucle cascada esclavo de control de caudal

Antonio Sala, UPV

Dificultad: **** ,       Relevancia: ,      Duración: 11:00

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Resumen:

Este vídeo discute el disen~o para el modelo de tanque de mezclado linealizado en el vídeo [tmrlin], del control en cascada (esclavo) de caudal, de modo que una vez cerrado el bucle de control en cascada, de modo que las variables manipuladas sean caudal de salida $re{f}_{Q_s}$ y caudal $q_B$, según se había esbozado en el vídeo [tmplant].

En pocas palabras, se alimenta al comando pidtune de la Control System Toolbox con el modelo entre $V_{out}$ y $Q_s$, y se deja que disen~e un PI con las opciones por defecto, de modo similar al que un operador de planta activaría la opción de autosintonía de un PID industrial.

El objetivo del vídeo, no obstante, es analizar las características del modelo en bucle abierto y en bucle cerrado resultante, para comprender mejor lo que está sucediendo.

En efecto, el modelo del proceso tiene un cero en el origen: no se puede mantener un caudal de salida constante sin que la entrada (abertura de válvula) crezca hasta infinito. En el vídeo se explica la razón física de ello (hay que abrir más conforme el depósito se va vaciando), y el efecto de esta cancelación polo-cero en el bucle cerrado.

El análisis se hace tanto en tiempo (step) como en frecuencia (bodemag).

Una vez verificado el comportamiento del bucle cerrado, se genera un nuevo modelo G2 cuyas entradas sean perturbaciones de caudal y composición en el wild feed y referencias de caudales de $B$ en el controlled feed y de caudal de salida (al control aquí disen~ado). Este modelo se usará en fases posteriores para multibucle, desacoplamiento y prealimentación.

Nota: en muchas aplicaciones, habría sido suficiente (y aconsejable) suponer que el controlador en cascada se comporta “suficientemente bien” para poder asumir que la variable manipulada es el caudal de salida, sin detallar el control interno ni cerrar el bucle con un modelo complejo del proceso... modelando directamente de una forma similar a la realizada en el vídeo [linmixqs], y eliminando los aspectos relacionados con la válvula de salida del modelo: el objetivo “práctico” del control en cascada es simplificar y no complicar las cosas; el objetivo de los profesores de control es ensen~ar cosas difíciles (complicando, a veces, las cosas sin que estrictamente fuese necesario en la práctica).