Métodos de control doble

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Sobre métodos de control doble

Tipos de métodos de control doble

Los métodos de control doble son sistemas que pueden controlar o impactar la salida del sistema de dos maneras diferentes. Se clasifican en dos tipos principales conocidos como los tipos interno y externo.

Instalaciones como las plantas de energía que producen energía necesaria para una región requieren instrumentos de medición muy precisos y exactos para controlar la temperatura, la presión, la velocidad y el nivel de manera segura.

Los entornos industriales también necesitan sistemas de control precisos y confiables para optimizar procesos importantes mientras se mantienen condiciones de operación seguras. Muchos procesos de control del sistema tienen bucles de retroalimentación que permiten que un sistema se controle a sí mismo en función de la salida de ese sistema.

El tipo externo de sistema depende de la retroalimentación de una fuente externa para realizar ajustes, mientras que el método de control interno se basa en la retroalimentación derivada del propio sistema. Los métodos de control doble internos requieren una entrada adicional para realizar ajustes basados en influencias externas.

Otra forma de verlo es que el sistema externo obtiene retroalimentación de una fuente externa, mientras que el sistema interno confía en su retroalimentación para fines de control. El sistema interno también se puede denominar sistema de control de bucle cerrado, mientras que el externo es un sistema de bucle abierto.

Otra forma de categorizar los métodos de control doble es observar el propósito del sistema. Si el objetivo principal es regular una condición ambiental y mantenerla en un nivel óptimo, entonces es un sistema de control interno. Si las influencias externas y las perturbaciones internas se mantienen dentro de límites aceptables, estará bajo el método de control interno.

Saber a qué tipo se hace referencia se vuelve más fácil al distinguir entre las características. Para un sistema de control interno, las políticas se ajustan en función del rendimiento del programa. En el caso de un sistema de control externo, las políticas deben ajustarse en función del entorno y las influencias externas.

Funciones y características de los métodos de control doble

Las funciones y características de los métodos de control doble varían según el propósito previsto, pero generalmente tienen algunas características comunes. Incluyen:

  • Ajuste fino: Los métodos de control doble permiten a los usuarios realizar ajustes para lograr los resultados deseados. Por ejemplo, en un experimento científico, se necesita un ajuste fino para lograr resultados precisos.
  • Monitoreo: Tienen la capacidad de rastrear cambios a lo largo del tiempo. En condiciones que requieren monitoreo, por ejemplo, el monitoreo ayuda a rastrear el progreso de un experimento a través de las etapas de prueba hasta que se completa. Esto ayuda a identificar cualquier problema potencial que pueda surgir y corregirlo.
  • Automatización: Algunos métodos de control son dobles que llevan a cabo algunas funciones automáticamente. Esto reduce la necesidad de interferencia humana.
  • Recopilación de datos: Recolectan mediciones relacionadas con los datos. En un laboratorio, por ejemplo, los investigadores pueden utilizar la recolección de datos para obtener información que puede ayudar a construir una teoría o apoyar una existente.
  • Parámetros ajustables: Con esto, los usuarios pueden modificar la configuración para adaptarse a sus necesidades. Esto garantiza que el equipo o los instrumentos utilizados funcionen bien para una aplicación determinada, lo que puede ayudar a lograr los resultados deseados.
  • Sistemas de retroalimentación: Utilizan la retroalimentación para mantener el estado o nivel deseado. Los métodos de control dobles, como los termostatos, son sistemas de retroalimentación que ayudan a mantener la temperatura deseada.
  • Sensores: Detectan cambios en el medio ambiente. Realizan mediciones y envían alertas. Esto ayuda a garantizar el correcto funcionamiento de equipos e instrumentos. Los cambios en el medio ambiente activan las alertas para que se puedan tomar medidas inmediatas para corregirlos.
  • Estabilidad: Ayudan a mantener un estado estable. Los métodos de control, por ejemplo, los péndulos dobles, pueden exhibir un comportamiento caótico, pero ciertos controles pueden estabilizarlos.
  • Gestión de la complejidad: Simplifican la gestión de sistemas complejos. Los procesos industriales son complejos y pueden ser difíciles de gestionar. Esto puede conducir a resultados indeseables. Sin embargo, la implementación de métodos de control puede simplificar su gestión.

Aplicaciones de los métodos de control doble

Al aplicar métodos de control doble, utilizar el tipo correcto de controlador es crucial para satisfacer los requisitos de la aplicación, los procesos o las necesidades específicas. Algunas aplicaciones comunes para el método de control doble incluyen;

  • Control de temperatura: En industrias como la petrolera, la fabricación de productos químicos y los sistemas de procesamiento de alimentos, las aplicaciones de control de temperatura utilizan métodos de control doble para proporcionar un control de temperatura estable y robusto en sistemas con múltiples bucles de control de temperatura.
  • Control de presión: La mayoría de los sistemas de control de presión utilizan métodos de control doble para optimizar el control de la presión en sistemas y procesos, incluidas las válvulas de alivio de presión, los compresores y los equipos de proceso.
  • Control de nivel: Las instalaciones de tratamiento de agua y aguas residuales, las industrias de procesamiento químico y las plantas de generación de energía comúnmente tienen aplicaciones de control de nivel con múltiples bucles de control.
  • Aplicaciones de control de velocidad: Los motores, las bombas y otros componentes mecánicos rotatorios utilizan ampliamente los métodos de control doble para proporcionar un control de velocidad efectivo en sistemas complejos con múltiples bucles de control de velocidad.

Cómo elegir métodos de control doble

Al elegir un método de control doble para una aplicación, los compradores consideran aspectos como la complejidad del sistema, la facilidad de implementación, los objetivos de control y la flexibilidad. Aquí hay algunos de ellos:

  • Complejidad del sistema

    Es importante comprender la complejidad del sistema que necesita ser controlado. Los métodos de control doble son preferibles. Por ejemplo, los controladores PID pueden ser más adecuados para sistemas complejos con características no lineales, mientras que métodos más simples como el control de encendido y apagado podrían ser suficientes para sistemas menos complicados.

  • Objetivos de control y requisitos de aplicación

    La elección entre los métodos de control depende de los objetivos de control, como el seguimiento del punto de ajuste, el rechazo de perturbaciones y la estabilidad del sistema de control. También es necesario considerar requisitos como el tiempo de respuesta del sistema de control, las xs de la gráfica de Bode y la relación de amortiguamiento. Para aplicaciones con estrictos requisitos de control, técnicas como el control predictivo de modelos (MPC) pueden ser necesarias para lograr el rendimiento deseado. Por el contrario, métodos más simples podrían ser suficientes para aplicaciones menos exigentes.

  • Observabilidad y capacidad de medición del sistema

    Los compradores deben saber si todas las variables necesarias para el control y la monitorización del sistema son medibles. De no ser así, deberán implementar métodos de control para variables no medibles o técnicas de estimación de estados como el filtrado de Kalman para estimar los estados no medidos.

  • Implementación y mantenimiento

    Se debe evaluar el esfuerzo de ingeniería necesario para implementar y mantener el sistema de control. Los métodos simples son más fáciles de implementar y mantener, mientras que las técnicas avanzadas pueden requerir más recursos para su implementación y soporte.

  • Flexibilidad y adaptabilidad

    Los sistemas que requieren cambios frecuentes en la estrategia de control o los parámetros exigen métodos de control más flexibles y adaptables. Por el contrario, aquellos con condiciones de operación estables pueden utilizar estrategias de control fijas.

  • Costo y recursos

    Se deben evaluar los costos y recursos necesarios para implementar y operar el sistema de control. Las estructuras de control simples son rentables, mientras que los métodos avanzados pueden requerir una inversión adicional en hardware y software.

Métodos de control doble FAQ

P1: ¿Cuántos métodos de control se requieren para operar una planta utilizando el método doble?

A1: El método doble de control utiliza dos metodologías, cada una empleando medidas regulatorias distintas como se describe en A1. El Sistema Integrado de Control Regulatorio (IRCS) y el Sistema de Control Supervisorio y Adquisición de Datos (SCADA) se combinan en uno; los controles operativos están ubicados físicamente en la unidad de planta donde se instala el equipo controlado. Las estaciones de operador se pueden utilizar tanto para monitorear como para controlar las operaciones de la planta.

P2: ¿Cuál es la necesidad de los métodos de control doble?

A2: El método de control doble se utiliza para reducir el factor de riesgo y mejorar la seguridad operativa. Se utiliza cuando un solo método de control puede ser inadecuado para realizar una operación debido a preocupaciones lógicas, lo que implica que se necesita una salvaguardia adicional para evitar un accidente o incidente.

P3: ¿Cómo funcionan los métodos de control hidráulico?

A3: Los métodos de control del sistema hidráulico utilizan líquidos con poca compresibilidad para transmitir potencia, lo que significa que el fluido hidráulico se bombea a través del sistema para accionar dispositivos controlados a través de fluido presurizado. Las características de los fluidos hidráulicos determinan en gran medida el rendimiento del sistema. Los líquidos tienen una resistencia significativa al cizallamiento, lo que los hace menos móviles que los gases.

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