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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACN

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE ELECTRONICA

CTEDRA: INSTRUMENTACION

SECCIN: O-813

SIMULACION DE SISTEMAS BAJO LA ACCION DE DISTINTAS SEALES DE CONTROLPresentado por:

Artahona, HectorMaracaibo, Abril de 2015

Introduccin

Este trabajo muestra una serie de procesos bajo la accin de una seal de control producida por distintos controladores con el fin de observar el comportamiento de los controladores PID, PID Dual Loop, Predictor Smith y procesos con mltiples variables, todo esto fue gracias a la ayuda de un programa llamado MatLab que posee un entorno de programacin llamado Simulink, se realizaron distintos ejemplos tomando en cuenta varios mtodos de tunning como son el de Ziegler-Nichols, Cohen-Coon e ITAE. Adems estos procesos fueron afectados por tiempos de retardo y seales de perturbacin. PID

Un controlador PID es un mecanismo de control por realimentacin ampliamente usado en sistemas de control industrial. Este calcula la desviacin o error entre un valor medido y un valor deseado. El algoritmo del control PID consiste de tres parmetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor Proporcional depende del error actual. El Integral depende de los errores pasados y el Derivativo es una prediccin de los errores futuros. La suma de estas tres acciones es usada para ajustar al proceso por medio de un elemento de control como la posicin de una vlvula de control o la potencia suministrada a un calentador.

PID Dual Loop

Un controlador PID Dual Loop es un mecanismo de control por realimentacin usado en sistemas de control al igual que el PID, solo que adems de poseer los mismos parmetros del PID (Kp, Ki y Kd), posee 2 parmetros adicionales que son A1 y A2. Este controlador posee una serie de propiedades, entre ellas estn: garantiza un buen comportamiento en rgimen transitorio (Kp y Kd) y garantiza un buen comportamiento en rgimen permanente (Ki, A1, A2). Esto quiere decir que un PID Dual Loop permite estabilizar un proceso de una mejor manera que el PID.Predictor SmithEs una de las estructuras de control avanzado ms populares y que trata de solucionar el problema del control de procesos con retrasos. Desarrollado para sistemas continuos (1950), pero ms apropiado para implementacin con sistemas digitales. Se parte de la idea de adelantar el sensor:

Procesos Multivariables

Estos procesos presentan la caracterstica de poseer mltiples entradas y mltiples salidas, donde se puede pensar en distintas variables a controlar, estas variables estn interrelacionadas entre s, esto quiere decir que si una variable es afectada, las dems tambin se vern afectadas. En conclusin para controlar un proceso de este tipo se tiene que buscar un equilibrio entre las variables a controlar para que el proceso presente un buen desarrollo.Ziegler-Nichols

En este caso podemos observar que el sistema oscila pero llega un momento en que se estabiliza por la accin del PID.

Ziegler-Nichols (Predictor Smith)

En este sistema con la ayuda del Predictor Smith el proceso no presenta retardos ni oscilaciones, solo un pequeo sobrepico y luego el controlador lo estabiliza.

Cohen-Coon (Predictor Smith)

En este sistema el Predictor Smith trabaja en conjunto con el PID y con esto elimina las oscilaciones del sistema y su vez estabiliza el sistema.ITAE (Predictor Smith)

Como se puede observar el sistema se estabiliza sin presentar oscilaciones debido a la accin de la seal de controlCohen-Coon

En este sistema al utilizar el mtodo Cohen-Coon se puede observar que el sistema presenta oscilaciones pero a medida que pasa el tiempo el PID lo estabiliza.Comparacin Ziegler-Nichols, Cohen-Coon e ITAE

Aqu podemos observar como Ziegler-Nichols es el que estabiliza ms rpido, luego le sigue ITAE y por ultimo Cohen-coon.Comparacin Cohen-coon y Ziegler-Nichols (con tiempo de retardo)

La seal de color purpura es Cohen-Coon y la seal amarrilla es Ziegler-Nichols, y podemos observar que Ziegler-Nichols controla de una mejor manera los sobrepicos, pero el proceso tarda un poco ms en estabilizar, mientras que Cohen-coon, presenta grandes sobrepicos, pero estabiliza un poco ms rpidoITAE (Con tiempo de retardo)

Podemos darnos cuentas que a diferencia de Ziegler- Nichols y Cohen-coo ITAE es mucho mejor a la hora de estabilizar sistema con retardo, ya que lo hace de manera ms eficiente y con menos sobrepicos y sin presentar oscilaciones

ITAE (Con perturbacion)

A pesar de agregar una perturbacin al sistema el PID logra estabilizar el sistema sin ningn problema.Comparacin Ziegler-Nichols, Cohen-Coon e ITAE (Con Retardo)

Podemos observar como ITAE (Seal de color azul) estabiliza el sistema de manera eficiente en comparacin a Ziegler-Nichols (Seal amarrilla) y Cohen-coon (seal morada).Comparacin Ziegler-Nichols, Cohen-Coon e ITAE (Con retardo y perturbacin)

Podemos observar que aunque se le agregue una pertubacin al sistema ITAE sigue predominando a la hora de estabilizar el sistema.

Comparacin del Predictor Smith con y sin aproximacin Taylor.

Podemos observar como el Predictor Smith con aproximacin de Taylor (seal de color morada), estabiliza ms rpido que el Predictor Smith sin aproximacin de Taylor, esto es debido a que Taylor elimina el retardo en el sistema.Comparacin del Predictor Smith con y sin aproximacin Taylor agregndole una perturbacin al sistema.

Podemos observar que el predictor smith con aproximacion de taylor responde ms rapido, esto ocurre debido a que la aproximacion de taylor elimina el retardo en el sistemaPID DUAL LOOP

En este sistema podemos observar que presenta un sobrepico y pequeas oscilaciones antes de estabilizarse, pero no es muy eficaz ya que toma un cierto tiempo para que el sistema se estabilize.PID DUAL LOOP con pertubacion

Se observa que aunque se le ha agregado una pertubacion al sistema el PID DUAL LOOP reacciona de manera rapida y con la menor cantidad de oscilaciones para estabilizar el sistema.Procesos multivariables

Podemos observar un sobrepico en el primer sistema, pero el segundo sistema no se observa esto, ademas en este sistema se puede observar como las variables son estabilizadas a un valor deseado.Procesos multivariables con un PID

Al usar un PID en el sistema multivariable podemos observar que el sobrepico se corrige un poco y que sistema deja de oscilar entrando as en un estado estable.Procesos multivariables con perturbacin

Podemos observar como la pertubacin que fue agregada en el primer sistema afecta en menor medida al segundo sistema, y a su vez tambien podemos ver que ambos sistemas se estabilizan casi al mismo tiempo.Procesos multivariables

SCOPE

Salida del proceso 1, podemos observar un gran sobrepico, pero que luego el proceso multivariable controla de manera rapida y sin presentar oscilaciones hasta que lo estabiliza.

SCOPE

Salida del proceso 2, podemos observar como el sistema no tiene sobrepico y tampoco oscila, pero no llega valor fijado (5), esto es debido a que existe una interrelacion entre las variables dentro del proceso y que el valor de la accion proporcional fue obtenido mediante ensallo y error siendo el valor 1.7 que ms se acercaba.