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Control cascada y feedforward
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11Universidad de Piura. Departamento de Electrónica y Automática. Slide 1
UNIVERSIDAD DE PIURADEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA
” ESTRUCTURA DE CONTROL EN
CASCADA”
Dr. William Ipanaqué Alama
PIURA–PERÚ
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CONTROL EN CASCADA
TT
Vapor Condensado
Líquido
Frío
Líquido
Caliente
F
W
TTi
q
FC
Vapor TC
Sistema de control de un lazo
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CONTROL EN CASCADA
FT
FC TC
Vapor
Condensado
Líquido
Frío
Líquido
Caliente
F
W
TTi
q
FC
Vapor
TT
Implementación de la estructura en cascada
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CONTROL EN CASCADA
Los esquemas de control en cascada son
útiles cuando el lazo externo es lento y el
interior es rápido, puesto que sin la
estructura en cascada las perturbaciones se
transmitirían a la salida y tardarán en
observarse y corregirse.
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CONTROL EN CASCADA
El control de cascada consiste en anidar
lazos de control, de modo que el valor de
consigna de los más interiores sea la señal
de control de los más exteriores.
El objetivo es que los lazos de control
internos, corrijan o absorban
perturbaciones evitando que que se
transmitan éstas a los lazos exteriores.
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CONTROL EN CASCADA
Proceso 2 Proceso 1Reg 2Reg 1
P1 P2
Suministro
de vaporCondesadorReg 2Reg 1
P1 T2
TFv
Apertura de
la válvula
Lazo interno debe englobar el mayor número de
perturbaciones o las más importantes
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CONTROL EN CASCADA
PC
PT
TC
Vapor
Condensado
Líquido
Frío
Líquido
Caliente
F
W
T
TT
Vapor
T
q
FC
El lazo interno es de presión en la cámara de calefacción
en lugar de flujo de vapor
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CONTROL EN CASCADA
Cuando se aplica correctamente una
configuración en cascada suele ser más estable
y de respuesta más rápida que el
correspondiente lazo simple.
En cuanto a las sintonía la regla es trabajar
“desde dentro hacia fuera”
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CONTROL EN CASCADA
Proceso 2 Proceso 1Reg 2Reg 1Y
Si el lazo interno está sintonizado se pone en
automático y se sintoniza el lazo externo
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CONTROL EN CASCADA
Proceso 2 Proceso 1Reg 2Reg 1 YW
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CONTROL EN CASCADA
FC
LT
LC
FC
q
h
q
q
LT
LC
h
q
El control en
cascada sirve
también para
absorber no-
linealidades
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CONTROL EN CASCADA
En el primer caso, con un lazo de control sencillo
un modelo simplificado del proceso podría ser:
ghaCqdt
dhA vi
Linealizándolo en torno a un punto de equilibrio
q0, a0, h0 resultaría:
aa
qhhh
q
Ah
0
00
0
0 22
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CONTROL EN CASCADA
Como la ecuación de un sistema lineal es:
uKxxT
El modelo que corresponde al esquema de
regulación en cascada, desde el punto de vista
del regulador de nivel es:
qqdt
dhA i
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CONTROL FEEDFORWARD
El objetivo del control Feedforward es tratar de
compensar la perturbación antes que ésta llegue
a afectar la variable controlada
Debe medirse la perturbación tan pronto se produzca y
actuar sobre la variable manipulada para compensar el
efecto de la perturbación y efecto total sobre la salida
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CONTROL FEEDFORWARD
p
FT
Gp
GF
G
Gp
-
+
+
+
FT
TC ++
-
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CONTROL FEEDFORWARD
Cambio en y
debido a la acción
correctora a través
de Gf y u.
Efecto total sobre y .
Cambio en y
debido a p.
Cambio en la
perturbación p.
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CONTROL FEEDFORWARD
GF
G
Gp
e-
p
GR
w
H
++
-
++
y
Corrección en lazo abierto en combinación con lazo de
reglamentación
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CONTROL FEEDFORWARD
La función de transferencia del conjunto resulta ser :
Y = Gp p + G ( GR ( W – H y) – GF p )
pGHG
GGGw
GHG
GGY
R
Fp
R
R
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De modo que la dinámica en lazo cerrado dada por
1+GHGR, no se vea afectada por el compensador
feedforward GF.
