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PROCESOS Y MOTORES - Coggle Diagram
PROCESOS Y MOTORES
Por otro lado, los motores eléctricos tienen limitaciones en su velocidad máxima y por supuesto en la velocidad mínima que produzca la presión mínima requerida para trasladar la masa del polímero hasta el molde de salida.
Convencionalmente, el controlador PID ofrece una restricción importante en la selección de las ganancias del controlador, pero no puede controlar el proceso de temperatura debido a su comportamiento no lineal. Se utilizan conceptos inteligentes basados en la lógica difusa para controlar el proceso de temperatura.
Por lo antes expuesto, estamos en presencia de un proceso de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO por sus siglas en inglés) con saturaciones en el control.
El desempeño logrado con dichos controladores se investiga considerando perturbaciones de carga sobre la planta y las incertidumbres empleando datos sintéticos.
En los casos prácticos, se especifican las características de desempeño deseadas del sistema de control en términos de cantidades en el dominio del tiempo. Las especificaciones se formulan para las de las variables de interés ante cambios en la referencia y ante perturbaciones de entrada, siendo estas últimas las de mayor interés en el diseño del controlador.
La matriz del desacoplador es calculada a partir de los valores de los parámetros de las funciones de transferencia obtenidos mediante identificación, esto significa que los valores del desacoplador pueden no corresponderse en la práctica con los requeridos debido a las incertidumbres propias de las mediciones y estimaciones por el Método de los Mínimos Cuadrados.
En una aplicación de control de procesos, el rechazo de perturbaciones suele ser más importante que el seguimiento del punto de ajuste [18]. Esta aplicación también permite probar diferentes perturbaciones y comprobar el desempeño del controlador diseñado.
Fue evidente, de las figuras 3.5 y 3.6, que los controladores con desacoplamiento exigen una gran precisión en su ajuste para lograr seguir los cambios del punto de operación los cuales pueden ocurrir si consideramos que la materia prima de las extrusoras puede variar en su calidad y composición.
Posteriormente en 1988 [19] se examina el control MIMO robusto y el control adaptativo descentralizado de una extrusora de un solo eje. Estas estrategias de control pueden manejar incertidumbres y parámetros de la planta que varían en el tiempo o dependen de la carga.
En [26], el autor analiza las características de los sistemas de control de temperatura en la industria, los cuales tienen un gran retardo de transporte, constantes de tiempo grandes y fuertes efectos de interacción
Demuestra que la red neuronal PID tiene un desempeño perfecto de control de desacoplamiento y autoaprendizaje en el sistema de temperatura con interacción. . En base a esto se propuso un nuevo modelo no lineal el cual había capturado el comportamiento de la extrusora, el cual se utilizó para seleccionar los ajustes óptimos del proceso
Mediante pruebas exhaustivas demostraron que el sistema reacciona rápidamente a los cambios y rechaza eficazmente las perturbaciones debidas a cambios inesperados en la calidad del material. La regulación lograda proporciona errores de estado estacionario muy pequeños tanto para la presión como para la temperatura. Además, se demuestran que este sistema de control es una alternativa rentable para las bombas volumétricas mecánicas.
El control de la extrusora encara un problema complejo por su estructura de modelo de múltiples entradas y múltiples salidas y por su no linealidad
El tema propuesto se dirige a diseñar el controlador predictivo (MPC) multivariable con restricciones al control, en presencia de cambios en la referencia de posición y peso y con perturbaciones de carga, velocidad y material que se riega de una banda transportadora.
Así, se aplicarán dos métodos de la Metodología de la Investigación en el estudio de la dinámica controlada de los procesos de calentamiento en extrusoras. Estos métodos son: Cuantitativo donde se emplearán los datos obtenidos mediante pruebas realizadas por simulación lo cual pone de manifiesto una investigación participativa. Cualitativo: se implementa por la observación e interpretación de resultados obtenidos por simulación del proceso de extrusión, controlando las zonas de calentamiento en el barril donde gira el tornillo sin fin.
El diseño de los controladores de temperaturas en la extrusora, en general, es un desafío actual que requiere de los principios del control moderno, de analizar el problema mediante simulación computacional y aplicar el control de procesos.
Los sistemas MIMO presentan una gran dificultad en comparación con aquellos sistemas que pueden ser modelados mediante los sistemas SISO. Estos últimos son sistemas que tienen entradas del tipo escalar, o sea u∈R a diferencia de los modelos MIMO donde su entrada es un vector de u∈R^m siendo m el número de entradas de control de la planta
En los sistemas multivariables los valores singulares y sus direcciones asociadas varían con la frecuencia. Es costumbre para el control que el rango de frecuencias usado sea el correspondiente al ancho de banda del lazo cerrado pues esta es la de mayor interés en el control.
Los gráficos mostrados en la diagonal principal de la figura 2.3 muestran las respuestas de las variables que necesitan ser controladas. Esas variables se establecen en los valores finales correspondientes al producto de la amplitud del escalón por la ganancia en estado estacionario de cada función de transferencia. Las respuestas son de carácter exponencial como era de esperar.
Los valores de las constantes de tiempo de cada función de servirán de referencia para evaluar el correcto desempeño de los controladores diseñados, o sea de los lazos cerrados.
Los estudios de simulación indican que estas técnicas de control son herramientas poderosas para el ingeniero de control en la industria química. Este artículo [25] demuestra el uso de herramientas informáticas para mejorar la productividad en el trabajo experimental. Estas herramientas fáciles de usar ayudaron en el diseño y optimización de un sistema de control de temperatura del barril de la extrusora. Los resultados de optimizar el sistema de control hicieron más rápida la puesta en marcha, el mejoramiento del control durante los cambios de material y se logró un control más estricto de la temperatura.