Sincronización de PID

PRACTICA 2 CONTROL AVANZADO DE PROCESOS
CONTROL REGULATORIO – SINTONIZACIÓN DE PIDs

1.- Introducción a CStation.
La práctica se realiza con el programa CStation, que es un software de control de procesos valido para simulación de sistemas de control, sintonización y análisis de lazos, estudios de rendimiento y capacidad y entrenameiento sobre sistemas de control.

La práctica tratasobre el primer módulo del programa, “Case Studies”, donde podemos elegir la simulación varios casos reales de control de procesos, entre ellos el control de un reactor encamisado. Dentro de él podremos trabajar con control P, PI, PD y PID.
Vamos a trabajar con un reactor encamisado con agitación donde se produce una reacción exotérmica de primer orden, entra un producto A y sale un producto B trasuna mezcla perfecta. El tiempo de residencia es constante.
La temperatura de salida es función directa de la conversión del producto A en B.
El control de la temperatura de salida se realiza controlando el refrigerante que circula por el encamisado del reactor.

2.- Estudio del sistema en lazo abierto.
El sistema que vamos a estudiar es un sistema SISO, y funciona de la siguiente manera:Tenemos una entrada de un fluido por la parte superior del reactor, “reactant feed”, aplicando temperatura y agitación se produce una reacción exotérmica, y tenemos una salida del fluido resultante por la valvula inferior “reactor exit”.
Podemos controlar la temperatura transmitida al fluido mediante el control de la válvula de flujo del refrigerante, ubicada a la derecha “controller output”
Enfunción del grado de apertura de la válvula, circulará mayor o menor caudal de refrigerante, con lo que obtendremos un enfriamiento variable.
Tenemos asimismo la posibilidad de definir la acción de una perturbación, mediante la variación de la temperatura de entrada del refrigerante.
El sistema se puede controlar mediante la configuración de un regulador de temperatura ubicado a la salida delreactor. “TC”
La variable manipulada es la válvula de salida del refrigerante, que podemos visualizar en la parte inferior de la gráfica, y la variable controlada es la temperatura del fluido a la salida.
La perturbación es la temperatura de entrada del refrigerante, pero no se ve en la gráfica que presenta automáticamente el software.


Podemos trabajar distintos cambios en la variablemanipulada mediante la modificación del tipo de señal.




Salto Rampa Oscilante

Aquí podemos ver las diferencias en la medida de la temperatura de salida en función de variaciones de la señal manipulada.

Seleccionando la entrada salto vamos a ver el tipo de respuesta dinámica que tiene el sistema ante esta entrada.
 
Perturbación (ºC) - p
Variable manipulada (%)-u
Δu
ΔyGanancia Estacionaria K=Δy/Δu
Tipo de respuesta. Características.
Respuesta del proceso
50 ºC
42ºC - 62ºC
20 ºC
92ºC a 86,2ºC -5,8ºC
-5,8ºC/20ºC = -0,29
Sobreamortiguada
Respuesta ante perturbación
50ºC - 59ºC
42ºC
9ºC
92ºC a 98,1ºC 6,1ºC
6,1ºC/9ºC = 0,67
Sobreamortiguada

Respuesta del proceso Respuesta ante perturbación




Vamos acomprobar que para una entrada periódica, obtenemos una salida también periódica.
La señal de entrada es oscilante, abrimos la válvula un 42% +/- 5% en intervalos de 5 minutos, y podemos ver como la salida fluctúa también entre 91,4ºC y 92,6ºC.
El sistema no tiene porque comportarse linealmente en todo su rango de trabajo, pero al menos en el punto donde hemos probado, si se cumple que para unaentrada periódica tenemos una salida periódica.


Vamos a demostrar la no linealidad del sistema. El reactor con el que trabajamos sabemos que no es lineal, y podemos demostrarlo obteniendo distintas salidas para el mismo incremento de entrada, pero en diferentes zonas de trabajo.
 
Perturbación (ºC) - p
Variable manipulada (%)-u
Δu
Δy
Ganancia Estacionaria K=Δy/Δu
Tipo de respuesta....