Análisis y Sintonía de Esquemas de Control en Cascada

Abstract

El control en cascada es uno de los métodos más exitosos paramejorar el rendimiento del control de un lazo único frente a rechazo a perturbaciones no medibles o reducción de efecto de no linealidades sobre la variable principal del proceso. Puede mejorar drásticamente el rendimiento de las estrategias de control, disminuyendo tanto la desviación máxima como el error integral para las respuestas a una perturbación. La combinación de facilidad de implementación y mejora del rendimiento de control ha provocado la aplicación generalizada de control en cascada durante muchas décadas. El objetivo del presente Trabajo Fin de Grado (TFG) consiste en analizar cómo se distorsiona el sistema en ambos lazos de control bajo el efecto de la saturación y se incluirán mecanismos de saturación de efecto integral con el fin de que la saturación afecte al sistema lo mínimo posible. Para este fin, en primer lugar, se ha estudiado el sistema de control en cascada para el rechazo a perturbaciones, utilizando dos dinámicas distintas (primer orden con retardo e integrador con retardo en el lazo interno). Se ha provocado la saturación en el lazo interno y se ha comprobado cómo afecta al lazo externo. Para atenuar la saturación en ambos lazos, se proponen una serie de soluciones, que parten de la idea de que, para la salida de la saturación, se debe avisar al lazo externo de que satura, aspecto que no se plantea en las estrategias de control que se han revisado con anterioridad. Una vez que se ha analizado para el rechazo de perturbaciones, se propone realizar el mismo estudio en un sistema que no esté sometido a perturbaciones y que la saturación sea provocada por una gran demanda en el lazo primario, ya que este es un caso que se puede dar en la práctica. Para finalizar, se ha investigado en mejoras del esquema antiwindup y se ha aplicado una propuesta de esquema, comparándolo con el más utilizado en la industria.