Fundamentos y Diseño de Sistemas de Control: Multivariable y Óptimo

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Control Multivariable (CM)

Principio de Funcionamiento:

  • Obtención del **modelo matricial** o **modelo de estado**.
  • **Técnicas de inversión de modelo** o **desacoplamiento**.
  • Para **modelos matriciales**, resolución del **emparejamiento**.

Problemas:

El más habitual (los **estados**) supone una **nueva herramienta de control** (no hay función de transferencia, **FDT**). Requiere un **nivel medio de control** y una **gran potencia de cálculo** en el controlador.

Control Óptimo (CO)

Principio de Funcionamiento:

  • Determinar el **punto nominal** que **minimiza o maximiza** una **función de costes**.
  • **Índice**: función de precios, demandas, **acciones de control**, medidas, estrategias, etc.

Problemas:

**Matemáticamente muy complejos**. Requieren un **nivel de información e interconexión muy elevado** y una **gran potencia de cálculo** en el controlador.

Elección del Nivel de Control: CRB, CRA, CM, CO-OL

Consideraciones Previas:

  • **Simultáneo al diseño del proceso**.
  • Reducir al máximo la **magnitud, número y frecuencia de las perturbaciones** (ej. **aislamientos térmicos**, calidad de generaciones, estabilizadores, **posición de sensores**, etc.).
  • Especial esfuerzo en la **reducción de ruidos de medida** (ej. **lazos de corriente**, **protocolos seguros**, **EMC**, etc.).
  • Buscar **rapidez en los sistemas de actuación**; el proceso debe responder rápidamente a las **variables de control**.

Fases del Diseño:

  • **Definición de objetivos**.
  • **Identificación de variables de medida y variables de control**.
  • **Selección del sistema de control** (**Nivel y esquema**).
  • **Diseñar la ley del control** (**RI-II+CP**).
  • **Especificar la instrumentación del control**.

Objetivos del Módulo: Control Clásico (Sistemas SISO)

  • Entender el problema de control de **sistemas con grandes tiempos muertos**, las ventajas del **predictor de Smith**, y su similitud con los **sistemas de respuesta inversa**.
  • Saber minimizar el efecto de las **perturbaciones** mediante el uso de **estructuras de control anticipativo y en cascada**.
  • Entender la utilidad y funcionamiento del **control de rango partido**.

Objetivos del Módulo: Control Clásico (Sistemas MIMO)

  • Saber realizar la **selección de las variables de control adecuadas** para cada una de las salidas.
  • Saber evaluar y calcular, en su caso, la conveniencia de la utilización de **desacopladores totales, parciales y no lineales**.
  • Saber calcular una buena aproximación a los **controladores** en un **sistema acoplado**.

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