Simulación y prácticas interactivas con PC - Control PID
Instrumentación y automatización en la industria
RESUMEN
Programa didáctico
Simulación y análisis de control automático de procesos
industriales y sistemas controlados.
Prácticas interactivas con PC de Regulación y Control PID.
Se obtiene la Respuesta temporal y la Respuesta frecuencial
del proceso o sistema controlado.
Pueden efectuarse ensayos prácticos de simulación, con participación interactiva del usuario
(modificando el proceso y/o la instrumentación),
que en una planta real no serían viables o no estarían permitidos.
Programa de libre difusión para usos no comerciales.
¡Nunca se precisa efectuar ningún tipo de programación ni de diseño gráfico!
Se simulan procesos en realimentación simple, en control en cascada y en control en adelanto (feedforward)
.
Para cada uno de estos procesos el programa facilita el Diagrama de bloques de un sistema patrón preconfigurado y totalmente operativo. Preparado para que el usuario modifique, defina, simule y ensaye su propio proceso o sistema controlado.
El programa es muy amigable e intuitivo y de manejo muy sencillo. No se precisa aprendizaje. Los menús son muy explícitos y fáciles de usar. Con ayuda contextual.
El usuario configura la instrumentación y los componentes de un proceso o
sistema controlado, sobre los diagramas de bloques preconfigurados
que se facilitan, y el programa muestra la Respuesta temporal.
Respuesta frecuencial
También se obtiene la Respuesta frecuencial, tanto en lazo abierto como en lazo cerrado (diagramas Real, de Bode, de Nyquist y de Black, en modo individual o agrupados en una sola pantalla
).
Configuración o diseño de un sistema
El usuario puede componer, configurar o modificar el sistema, de manera muy sencilla en dos simples pasos, mediante los cuadros de diálogo desplegables del diagrama de bloques: 1)Asignar a cada bloque un tipo de componente
[Ejemplo]
2)Definir el valor de sus parámetros
[Ejemplo]
Estudio de la Respuesta temporal
ControlP permite el estudio de la respuesta del sistema frente a perturbaciones, ya sean debidas a cambios en el punto de consigna (set point), cambios de carga en el proceso o cambios introducidos en los parámetros de los componentes del sistema.
Los cambios en las perturbaciones (punto de consigna y cambios de carga en el proceso) pueden generarse en escalón de cualquier magnitud o bien de acuerdo con un patrón de rampas programables definidas por tramos por el usuario.
En la sintonización de los controladores pueden ajustarse sus parámetros
y observar los efectos producidos en el comportamiento y en la estabilidad del sistema
, con el fin de tratar de optimizar la Respuesta temporal.
Para ello, el análisis de la Respuesta frecuencial suele ser de gran ayuda
.
Estudio de la Respuesta frecuencial
Permite la búsqueda automática de las frecuencias crítica
, de cruce de ganancia y de pico de resonancia
, facilitando así el cálculo de los márgenes de ganancia y de fase. Asimismo, permite hallar los valores del módulo, ganancia y ángulo de fase para una frecuencia cualquiera definida por el susuario. En todos los casos, efectúa la correspondiente marca de situación de la frecuencia sobre el gráfico, con indicación de los valores numéricos
que le corresponden
.
Y viceversa, puede hallarse la frecuencia correspondiente a cualquier valor de módulo
, ganancia o ángulo de fase
, clicando sobre el punto de interés en cualquiera de los diagramas de respuesta frecuencial, mostrándose también la correspondiente marca y sus valores numéricos.
Entorno de trabajo
Pueden modificarse los parámetros del entorno de trabajo, tales como: la duración de la Respuesta temporal (en tiempo simulado
);el punto de consigna; la amplitud, la forma, el punto de entrada y el momento de aparición de las perturbaciones; la frecuencia de muestreo (FM)
; los márgenes de las escalas de módulo, ganancia y ángulo de fase; el tipo de unidades y los límites de las escalas de frecuencia (inicial y final)
; la ejecución de la Respuesta temporal en modo de presentación inmediata o avanzando manualmente en modo paso a paso
; el modo de la Respuesta frecuencial en lazo abierto o en lazo cerrado; el tipo de diagramas; la configuración de las rampas programables ; etc.
La configuración actual o vigente de un sistema puede ser guardada
en disco para su posterior recuperación.
Pueden imprimirse los gráficos obtenidos en pantalla (en colores)
junto con un listado de los datos de configuración del sistema (componentes y sus parámetros).
Componentes o elementos básicos
El programa también simula y permite el estudio de los componentes o elementos básicos que forman los bloques de un proceso o sistema controlado.
De cada componente se obtiene la Respuesta temporal frente a señales de entrada en forma de impulso, escalón o rampa (de magnitud y duración ajustables)
, así como la Respuesta frecuencial (diagramas Real, de Bode, de Nyquist y de Black).
Se recomienda completar la lectura de la página principal,
la cual contiene información más detallada que la de este resumen,
así como la descarga del programa de simulación (es gratuito).