Un análisis en profundidad de los sistemas de control complejos (Parte 2)

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Los sistemas de control complejos incluyen: sistemas de control en serie, sistemas de control uniforme, sistemas de control por relación, sistemas de control por rangos, sistemas de control selectivo automático, sistemas de control feedforward y sistemas de control de tres impulsos, entre otros. En los artículos anteriores y medios, presentamos respectivamente los sistemas de control en serie, los sistemas de control uniforme, los sistemas de control por relación, los sistemas de control por rangos y los sistemas de control selectivo automático. Este artículo presenta los sistemas de control feedforward y los sistemas de control de tres impulsos. 6) Sistema de control feedforward: La diferencia entre el sistema de control feedforward y el sistema de control por retroalimentación es que, cuando aparecen perturbaciones, el sistema de control por retroalimentación se ajusta en función de la diferencia entre los valores medidos y los valores establecidos ； Por su parte, el sistema de control feedforward se ajusta en función del tamaño de la perturbación que se produce. El sistema de control por retroalimentación debe funcionar de tal manera que, cuando el parámetro a medir presenta una desviación, el regulador ajuste los parámetros de control para superar la influencia de las perturbaciones en dicho parámetro. Pero en algunos procesos industriales, suele haber un retraso: cuando se produce una perturbación, los parámetros que deben ajustarse necesitan cierto tiempo para cambiar. Durante ese tiempo, el regulador no realiza ningún ajuste, ya que queda rezagado con respecto a la perturbación. Cuando utilizamos un sistema de control feedforward, una vez que se produce una perturbación, y antes de que el parámetro a controlar cambie, el transmisor ya ha detectado la magnitud de dicha perturbación. El regulador entonces realiza los ajustes necesarios. Este tipo de ajuste oportuno y preciso evita que el parámetro medido sufra desviaciones debido a las interferencias. En las aplicaciones reales de control de procesos, rara vez se utiliza un sistema de control feedforward puro para regular los parámetros a controlar. Por lo general, se emplean combinaciones de control por retroalimentación y control feedforward, o bien control por razón y control feedforward. El sistema de control de tres impulsos que se describe a continuación es un ejemplo de un sistema que combina control feedforward con circuitos de control en serie. 7) Sistema de control de tres impulsos: La aplicación más típica del sistema de control de tres impulsos es en el sistema de alimentación de agua de las calderas. El nivel del líquido en el tanque de vapor de la caldera varía debido a factores como los cambios en la carga de vapor. Cuando la carga de vapor aumenta de manera repentina y significativa, la presión del vapor dentro del tanque disminuye instantáneamente. Esto provoca que el agua hierva con más intensidad, y la cantidad de burbujas aumenta rápidamente. Las burbujas no solo aparecen en la superficie del agua, sino también debajo de ella. Dado que el volumen de las burbujas es muchas veces mayor que el del agua, esto genera un aumento en el nivel del líquido dentro del tanque. Dado que este aumento en el nivel del líquido no refleja la cantidad real de líquido almacenado en el tanque de vapor, se le denomina “nivel falso”. Si no se introduce un sistema de control de tres impulsos, el controlador de nivel enviará mensajes erróneos, lo que hará que la válvula de entrada de agua se cierre parcialmente. Como resultado, el nivel real del agua disminuirá aún más, y el agua en el caldero hervirá con mayor intensidad. Esto causará un aumento rápido en la cantidad de burbujas, lo que pondrá en riesgo la posibilidad de que la caldera explote. El sistema de control de tres impulsos es una solución diseñada para el control del nivel de líquido en el tanque de vapor de las calderas. Este sistema tiene en cuenta los parámetros relacionados con el caudal de agua de alimentación y el caudal de vapor generado. El nivel de líquido en el tanque de vapor es la variable a controlar; a través de un operador, este valor se utiliza como referencia para el controlador del caudal de agua de alimentación. De esta manera, se logra un equilibrio entre el nivel de líquido en el tanque, el caudal de agua de alimentación y el caudal de vapor. El caudal de vapor funciona como señal de retroalimentación positiva para el circuito de control del caudal de agua; en realidad, se trata de un circuito de control de tipo retroalimentación positiva + control en serie. Lo que se ha mencionado anteriormente es solo un ejemplo de sistema de control de tres impulsos. En la práctica, según los diferentes requisitos del proceso, existen distintos esquemas de control de tres impulsos. También existen sistemas de control de un impulso o de dos impulsos; por lo tanto, es necesario diseñar el esquema de control adecuado según las necesidades.