Parametrización y ajuste óptimo de un controlador en serie PIDA restringido para modelos IPDT
Autores: Huba, Mikulas; Bistak, Pavol; Vrancic, Damir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Parametrización y ajuste óptimo de un controlador en serie PIDA restringido para modelos IPDT
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Enfoque
Controladores
Constante de tiempo
Parámetro de ajuste
Sistema de control en lazo cerrado
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
El nuevo enfoque modular para el control restringido de procesos de orden superior con dinámicas dominantes de primer orden utilizando controladores generalizados con reinicios automáticos (ARCs) se aborda. El diseño del controlador se basa en el método de polo dominante real múltiple (MRDP) para los modelos de proceso integrador más tiempo muerto (IPDT). Las restricciones de salida del controlador se tienen en cuenta insertando la constante de tiempo del numerador más pequeño de la función de transferencia del controlador en el bucle de retroalimentación positiva que representa el reinicio automático (término integral). En la realización en serie del controlador proporcional-integral-derivativo-aceleración (PIDA) (y otros controladores con grado derivativo par), la constante de tiempo mencionada es compleja, por lo que hasta ahora solo se ha utilizado la parte real de la constante de tiempo. Otras posibles conversiones de un número complejo a un número real, como el valor absoluto (módulo), pueden ser cubiertas introduciendo un parámetro de ajuste que modifica la constante de tiempo real calculada y generaliza la conversión mencionada al diseñar controladores con restricciones. En este artículo, se estudia el impacto del parámetro de ajuste en la dinámica general del lazo de control mediante simulación. Además, se realiza una evaluación de la estabilidad del sistema de control en lazo cerrado utilizando el criterio del círculo en el dominio de la frecuencia. El análisis ha demostrado que la aproximación del cero complejo por su parte real y módulo conduce a una respuesta casi óptima al seguimiento del punto de consigna. La capacidad de rechazo de perturbaciones puede mejorarse significativamente aumentando el parámetro de ajuste en casi un 50%. En general, el parámetro de ajuste puede utilizarse para encontrar un compromiso entre el control de servomecanismo y el control regulatorio. La robustez y aplicabilidad del controlador propuesto se evalúa utilizando un proceso con retardo temporal con dinámicas dominantes de primer orden cuando la función de transferencia real es mucho más complicada que el modelo IPDT. Una comparación del controlador MRDP-PIDA propuesto con controladores PI, PID y PIDA en serie basados en un método SIMC modificado ha demostrado que el controlador MRDP-PIDA funciona mejor que el método SIMC, aunque el SIMC utiliza un modelo de proceso más complejo.
Descripción
El nuevo enfoque modular para el control restringido de procesos de orden superior con dinámicas dominantes de primer orden utilizando controladores generalizados con reinicios automáticos (ARCs) se aborda. El diseño del controlador se basa en el método de polo dominante real múltiple (MRDP) para los modelos de proceso integrador más tiempo muerto (IPDT). Las restricciones de salida del controlador se tienen en cuenta insertando la constante de tiempo del numerador más pequeño de la función de transferencia del controlador en el bucle de retroalimentación positiva que representa el reinicio automático (término integral). En la realización en serie del controlador proporcional-integral-derivativo-aceleración (PIDA) (y otros controladores con grado derivativo par), la constante de tiempo mencionada es compleja, por lo que hasta ahora solo se ha utilizado la parte real de la constante de tiempo. Otras posibles conversiones de un número complejo a un número real, como el valor absoluto (módulo), pueden ser cubiertas introduciendo un parámetro de ajuste que modifica la constante de tiempo real calculada y generaliza la conversión mencionada al diseñar controladores con restricciones. En este artículo, se estudia el impacto del parámetro de ajuste en la dinámica general del lazo de control mediante simulación. Además, se realiza una evaluación de la estabilidad del sistema de control en lazo cerrado utilizando el criterio del círculo en el dominio de la frecuencia. El análisis ha demostrado que la aproximación del cero complejo por su parte real y módulo conduce a una respuesta casi óptima al seguimiento del punto de consigna. La capacidad de rechazo de perturbaciones puede mejorarse significativamente aumentando el parámetro de ajuste en casi un 50%. En general, el parámetro de ajuste puede utilizarse para encontrar un compromiso entre el control de servomecanismo y el control regulatorio. La robustez y aplicabilidad del controlador propuesto se evalúa utilizando un proceso con retardo temporal con dinámicas dominantes de primer orden cuando la función de transferencia real es mucho más complicada que el modelo IPDT. Una comparación del controlador MRDP-PIDA propuesto con controladores PI, PID y PIDA en serie basados en un método SIMC modificado ha demostrado que el controlador MRDP-PIDA funciona mejor que el método SIMC, aunque el SIMC utiliza un modelo de proceso más complejo.