F ancisco
Rod íguez
Rubio,
D .
Ingenie o
Indus ial*
Fe nando
Mo illa Ga cía,
D . En Ciencias
Físicas
Manuel
G.
O ega Lina es,
D .
Ingenie o
Indus ial*
40).
Vapo
INTERCAMBIADOR

_.___,_.._.
DE CALOR

T( ) (Tempe a u a de
salida)
Co ien e de
P oceso
TM) (Tempe a u a de
en ada )
INGENIERÍA
DE CONTROL
* Dep o. Ingenie ía de Sis emas y Au omá ica. E.S.I.I. de Se illa.
Dep o. In o má ica y Au omá ica. Facul ad de Ciencias. UNED.
RESUMEN — Hoy en día el con ol es á in oluc ado
p ác icamen e en odo sis ema de uso co idiano. Todo
p oceso necesi a un uncionamien o cada ez más au ó-
nomo y po ello la Ingenie ía de Con ol juega un papel
c ucial pa a consegui máquinas que uncionen solas.
En los siguien es apa ados se ealiza una in oducción
de los concep os básicos, p esen ando median e ejem-
plos algunos de los campos de ac uación de la Ingenie ía
de Con ol.
1. INTRODUCCIÓN
D
e una mane a in ui i a, se concibe la Ingenie ía
de Con ol como la ama de la écnica que iene
po obje o concebi ingenios que
uncionen au ónomamen e, es deci , y ha-
blando llanamen e, que uncionen solos.
El p oblema de con ola el unciona-
mien o de un p oceso, sea la ab icación de
un p oduc o, un a ión en uelo, una máqui-
na uncionando, e c. queda educido al de la
oma de decisión de la secuencia de alo es
que deben oma las señales de mando del
mismo.
Al exis i dis in as opciones espec o a la
acción a oma pa a gobe na el p oceso, pa a
ealiza la elección con enien e de la señal de
en ada es necesa io que se sepa
p edeci
qué
esul ados se ob end án de cada una de las
posibles acciones, con el in de escoge la se-
ñal de en ada a la que co esponda un esul-
ado ape ecido.
Dicha p edicción equie e un conoci-
mien o adecuado de las elaciones exis en es
en e las posibles acciones a oma sob e el
sis ema y los esul ados que de e mina án cada una de
ellas. Es o es lo que se conoce como un
modelo ma emá i-
co
del p oceso y es á cons i uido po las elaciones o ma-
les que ligan a las señales de en ada y de salida del sis e-
ma. Po lo an o, el modelo ma emá ico del sis ema es
una o ma de ep esen ación de dicho sis ema que pe mi-
e su es udio, así como el análisis y diseño de las posibili-
dades de con ol que pueden aplica se.
El Con ol Au omá ico apa ece his ó icamen e ligado
al p incipio de la
ealimen ación.
Desde un pun o de is a
gene al, cabe deci que los sis emas con ealimen ación
son aquéllos en los que, si la acción que se lle a a e ec o
pe sigue una de e minada me a, es la di e encia en e las
co as alcanzadas en es a me a y ella misma, la que de e -
mina las acciones pos e io es. Es e ipo de ac uaciones
son las que se denominan
con ol en bucle ce ado
o
con-
ol po ealimen ación.
En palab as de No be Wiene ,
" ealimen ación es
un mé odo de con ola un sis ema einse ando en él los e-
sul ados de su compo amien o an e io ':
Dicho concep o
•
•
•
Vapo
INTERCAMBIADOR
DE
CALOR

T( ) (Tempe a u a de
salida)
Fig.
I
Ejemplos ele
ealimen ación manual y
au omá ica.
es abs ac o y puede u iliza se en sis emas ísicos (mecáni-
cos, hid áulicos, eléc icos, e c.) así co no en o os cam-
pos ajenos a la Ingenie ía.
Co ien e de
P oceso
T,( ) (Tempe a u a de
en ada )
20
A 3 Il, 2002 DYNA
SP

E
OP

PV
con olado

p oceso
Si el con ol es manual, es la pe sona quien, apoyán-
dose en unos elemen os de medición, oma la decisión,
pe o si el con ol es au omá ico dicha unción es compe-
encia del con olado . En la igu a 1 se mues a cómo se
puede aplica el concep o de ealimen ación con un obje-
i o conc e o: el con ol de empe a u a en un in e cam-
biado de calo .
Fig. 2
Sis ema
de con ol ealimen ado.
Ac ualmen e se acep a como de inición de
sis ema de
con ol con ealimen ación
la dada po el Ame ican Ins i-
u e o
Elec ical Enginee ing en 1951:
"Un sis ema de con ol es el que iende a man ene una
elación de e minada de una a iable del sis ema en e a
o a, median e la compa ación de es as a iables y u ilizan-
do su di e encia como un medio pa a su con ol"
A aíz de es a de inición se pueden es ablece las cua-
o acciones básicas de un sis ema de con ol ealimen a-
do:
•
Medida. Las medidas de las a iables con oladas se
ealizan no malmen e median e la combinación de senso-
es y ansmiso es.
• Compa ación. la
compa ación en e las a iables de
e e encia y las a iables con oladas suele consis i en una
simple di e encia.
•
Decisión. Basándose en el esul ado de la compa a-
ción y en el obje i o de con ol, se decide una de e mina-
da acción.
•
Acción. La acción de con ol se en ía al sis ema a
a és de los elemen os inales de con ol, conocidos co-
mo ac uado es.
En la igu a 2 se ep esen a po un lado el
Sis ema o
P oceso, cuya a iable de Salida o a iable de P oceso (PV)
p e endemos con ola de o ma que se pa ezca en mayo
o meno medida a la a iable de
Re e encia (SP).
Pa a ello
se dispone de un
Elemen o de medición,
que nos p opo -
ciona el alo de la señal de salida y pos e io men e una
ez compa ada con la señal de e e encia se oma la deci-
sión co espondien e pa a ac ua sob e el sis ema.
En la de inición se con i ma que la
decisión
en un sis-
ema de con ol ealimen ado se suele oma después de
una compa ación y que suele se una unción de la di e-
encia o
e o (E)
en e la señal de e e encia y la salida del
sis ema. Pe o nada sc indica de la na u aleza de es a un-
ción, en de ini i a de la na u aleza del con olado (analí-
ico, heu ís ico, basado en un modelo del p oceso, e c.),
donde el con olado PID, llamado así po que combina
es acciones básicas de con ol (p opo cional, in eg al y
de i a i a), ocupa un luga des acado.
Una en aja del sis ema de con ol en lazo ce ado es

que el uso de la ealimen ación uel e la espues a
del sis ema ela i amen e insensible a las pe u ba-
ciones ex e nas y a las a iaciones in e nas en los pa-
áme os del sis ema. Dicha a i mación es cie a si y
sólo si es á ga an izada la es abilidad del sis ema. Po
an o, la es abilidad es un obje i o p io i a io en
cualquie sis ema de con ol ealimen ado.
Desde el pun o de is a de la Ingenie ía de
Con ol, la esolución del p oblema del con ol se
pod ía enuncia de la siguien e mane a:
"Dado un sis ema ísico o p oceso, conside ado co-
mo p oblema, diseña e implemen a un subsis ema, deno-
minado con olado , de modo que, in e conec ado con el p i-
me o cons i uya un sis ema global cuyo compo amien o sea
semejan e al de un sis ema omado como e e encia":
Du an e muchos siglos las ideas de ealimen ación y
de con ol se han combinado en nume osos a ilugios,
usando el ingenio y la in uición como elemen os esen-
ciales. Pe o no cabe duda que han desempeñado una
unción i al en el a ance de la Ingenie ía y la Ciencia.
También han sido cla es en el diseño de equipos expe i-
men ales y en la ins umen ación u ilizada en las ciencias
básicas. Ac ualmen e el con ol au omá ico ocupa un papel
c ucial en la gene ación y ansmisión de ene gía, en el
con ol de p ocesos de muy di e sa índole, en la ab ica-
ción de bienes y equipos, en la comunicación, en el ans-
po e e incluso en el en e enimien o y en el ocio. Además,
es ácilmen e comp obable cómo los p incipios del con ol
au omá ico es án siendo aplicados en campos an di e sos
como la Biología, la Economía, la Psicología y la misma
Sociología.
La Ingenie ía de Con ol se p eocupó desde sus o í-
genes de la au oma ización y del con ol au omá ico de
sis emas complejos, sin in e ención humana di ec a. Es-
os obje i os y o os, cada ez más ambiciosos, se han po-
dido consegui con el es ue zo y el esón de colec i os con
o mación cien í ica muy a iada ( ísicos, ma emá icos,
químicos, ingenie os, e c.) desde Cen os e Ins i uciones
con in e eses muy di e sos (in es igación básica, in es i-
gación aplicada, mili a es, indus iales, come ciales, e c.),
las cuales han hecho de la Ingenie ía de Con ol una ma-
e ia cien í ica y ecnológica ( ecnociencia, en de ini i a)
in e disciplina ia.
Si la madu ez se mide po la his o ia (b e e o la ga) y
po lo que se esc ibe sob e ella, se puede pensa que eal-
men e el con ol au omá ico ha alcanzado una cie a ma-
du ez como disciplina cien í ica. Ampa adas en es a ma-
AUTOMATIZACION
DYNA
A 3Rii.2002
du ez han su gido una se ie de eo ías y écnicas, algunas
de las cuales no han enido el impulso su icien e y o as
que, sin emba go, en pocos años se han des acado como
las soluciones más e icaces pa a de e minados p oblemas,
en conc e o los p oblemas indus iales. En e es as eo ías
y écnicas podemos des aca : Con ol óp imo, Con ol
p cdic i o, Con ol obus o, Con ol no lineal, Con ol
in eligen e, Con ol de sis emas de e en os disc e os o
Con ol en iempo eal.
En las secciones siguien es expond emos algunos
campos donde la Ingenie ía de Con ol iene una ele an-
cia especial.
2. CONTROL DE PROCESOS
Como ya se ha comen ado, la Ingenie ía de Con ol
se ocupa de la au oma ización de una g an a iedad de
sis emas, siendo el con ol de p ocesos uno de los campos
donde más ha con ibuido al desa ollo de la indus ia en
sus di e sas o mas. A modo de ejemplo se ilus a con
una aplicación conc e a cómo puede in lui la au oma i-
zación en la op imación y uncionamien o de un p oceso.
El sis ema consis e en una ins alación comple a de
p oducción de ío po abso ción median e ene gía sola ,
apoyada po una calde a de gas na u al, y es á si uada en
el Ins i u o Andaluz de Au omá ica y Robó ica. La ins a-
lación, cuya o og a ía se p esen a en la igu a 3, ha sido
diseñada y cons uida de o ma que pe mi a el ensayo de
los subsis emas de apo e y de consumo conjun amen e
y po sepa ado, en un con ex o de au oma ización y
con ol que es el que puede pe mi i la op imización del
conjun o.
El obje i o p incipal de la ins alación es el desa ollo
de es a egias de ope ación pa a el adecuado uso de los
sis emas é micos sola es pa a la p oducción de ío, así
como el ensayo de los dis in os componen es de la ins a-
lación. La ope ación de es e ipo de sis emas es un p oce-
so complejo po di e sos mo i os:
•
La ene gía p ima ia (el sol) no es manipulable, co-
mo ocu e con los sis emas ene gé icos con encionales, si-
no que es una pe u bación.
•
Exis en g andes e a dos asociados al mo imien o
de los luidos. Además, los e a dos son a iables según las
condiciones de uncionamien o.
•
La demanda ambién es a iable debido a las condi-
ciones de ocupación y uso de las salas cuya empe a u a se
desea egula .
Teniendo en conside ación es os condicionan es, el
p oceso de op imización
del
uncionamien o de la ins ala-
ción se lle a a cabo pe mi iendo un uso acional de la
ene gía p o enien e del sol y sa is aciendo en odo mo-
men o la demanda, haciendo uso de la ene gía auxilia só-
lo cuando sea es ic amen e necesa io.
La ins alación de e ige ación sola cons a de ul
equipo de abso ción (B Li-Agua), con una po encia igo-
í ica nominal de 35 kW, jun o con un sis ema de apo e
de ene gía é mica necesa io pa a el uncionamien o del
ciclo de abso ción y un sis ema de e acuación de calo . La
uen e de calo es á o mada po un conjun o de cap ado-
es sola es planos que ans o man la ene gía inciden e en
o ma de adiación en ene gía in e na del luido po ado
del calo (agua). Se cuen a además con una calde a de gas
na u al como sis ema auxilia de ene gía.
El ío gene ado po el sis ema se emplea pa a e ige-
a la segunda plan a de los Labo a o ios del Ins i u o.
Adicionalmen e y, pa a ealiza p uebas de o ma lexible,
se dispone de un simulado de ca gas consis en e en una
bomba de calo que disipa el ío gene ado y además pe -
mi e simula dis in os pe iles de ca ga. Se ha pues o es-
pecial én asis en la op imización ene gé ica de la ope a-
ción de la ins alación en dis in as condiciones de abajo.
Al a a se de una ins alación expe imen al, ha sido
do ada de un sis ema de con ol muy lexible, que pe mi-
e el uncionamien o en di e en es con igu aciones y ex-
ae oda la in o mación del es ado de la misma pa a su
pos e io análisis. Po ello, la ins umen ación es á sob e-
dimensionada de mane a que se han colocado muchos
más senso es de los necesa ios pa a un uncionamien o
no mal de la plan a. De es a o ma se pueden conoce la
mayo ía de los lujos de ene gía en e los dis in os módu-
los (cap ado es, máquina de abso ción, acumulado es,
e c.), bien pa a analiza el compo amien o de cada uno
de ellos po sepa ado, o bien pa a in eg a los odos en
una ope ación óp ima. Con es e obje i o se han colocado
más de 60 senso es, 9 bombas, 52 elec o ál ulas y 3 ál-
ulas de egulación.
La ins alación es á do ada de un sis ema
de
con ol
que es á dis ibuido en e la azo ea y la plan a baja, donde
se encuen a el pues o de ope ación. La pla a o ma elegi-
da pa a in eg a odo el sis ema es CUBE (Siemens-O -
si), cuyo con olado se comunica con la plan a a a és
de un
bi s
de campo.
F
ig. 3
Ins alación
dc
p oducción
de
u o po abso ción media a('
ene gía
sola .
I'I
®
ABRIL.
2002
llYNA
^
DYNA
ABRIL
2002 ®
Fig. 4.
Ins alación
de
p oducción
de
ilo po
abso ción median e ene gía
sola .
mecánicos. En muchos de
es os sis emas los e ec os
no lineales ales como
holgu as, icción y 'imi-
ado es de pendien e son
c í icos y es o obliga a
un diseño especialmen e
cuidadoso de los con o-
lado es.
En e los sis emas
elec omecánicos, p oba-
blemen e los más popula-
es sean los obo s mani-
pulado es, los cuales se
diseñan de o ma que sean
capaces de manipula he-
amien as que pe mi an
H^^i^
La comunicación con el usua io se ealiza a a és de
un sinóp ico que cons a de una pan alla p incipal (Figu a
4), en la que apa ece un esquema gene al donde se isua-
lizan an o las a iables del sis ema como el es ado de los
elemen os cons i u i os del mismo, así como una se ie de
pan allas auxilia es pa a equipos y con olado es.
Desde el pun o de is a de con ol, exis en a ios la-
zos que necesi an se con olados, eniendo en cuen a a su
ez que el uncionamien o óp imo de la máquina de ab-
so ción se puede consegui con di e en es con igu aciones
de la ins alación.
Po un lac o, se ha de con ola el caudal de agua que
pasa po el campo de colec o es pa a consegui la em-
pe a u a deseada a la salida del campo. Po o a pa e, el
agua calien e puede en ia se di ec amen e a la máquina
de abso ción o almacena se en depósi os pa a su pos e io
u ilización. También exis e la posibilidad de suplemen a
ene gía con la calde a, en el caso de que la ene gía sola
ecibida no sea su icien e. En es os casos se ac úa sob e
una ál ula de es ías que con ola la p opo ción de los
dos caudales.
Es a ins alación es un cla o ejemplo de
sis ema mul i-
a iable
con múl iples obje i os de con ol. En la ac uali-
dad se es án ensayando di e en es ipos de con olado es
en o den a mejo a el ap o echamien o de la ene gía sola
cap ada.
3. CONTROL DE SISTEMAS
ELECTROMECÁNICOS
Un campo
de especial
in e és
en la
Ingenie ía
de
Con ol es el con ol del
mo imien o
de
sis emas
elec o-
ealiza un abajo de e minado.
El p oblema de con ol en es os sis emas (Lewis, 93)
consis e en consegui que el obo mue a simul áneamen-
e sus a iculaciones de mane a adecuada, haciendo así
que su b azo eco a un camino especi icado en el ieni-
Fig. 5. Robo indus ial R111-10.
cap ado, es
Sola es
Copiado es
Sola es
50.3
RH

33.70 °C
189.76 ° '
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448.0 VI
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I
PLAN
OLAR ¡
REMOTO
50.0'C
se mue an y de engan en cualquie posición den o del
eco ido que puede ealiza cada eje. Adicionalmen e, es
posible con ola la elocidad, acele ación, decele ación y
la de i ada empo al de la acele ación en e dos pun os de
la ayec o ia pa a los dis in os ejes. Como consecuencia,
la ib ación del manipulado puede se educida signi ica-
i amen e. A su ez hay que ene en cuen a la exis encia
de no linealidades impo an es, como puede se la ic-
ción. Los con olado es deben ene en cuen a es os as-
pec os si se desea ene una p ecisión al a en el posiciona-
mien o.
Como ejemplo, en el abajo (O ega, 02) se p esen a
un con ol mul i a iable H no lineal pa a el obo RM 10
de la igu a 5, el cual pe sigue la a enuación del e ec o (en
é minos de ene gía) de las pe u baciones que puedan
ac ua sob e el sis ema de una se ie de señales de e o
que ca ac e icen el compo amien o del sis ema de con-
ol. En dicho abajo se inco po a un é mino in eg al
adicional en el ec o de e o es de al mane a que se pe -
mi a echaza pe u baciones man enidas, como puede
se un peso adicional en la ga a del obo . Las ecuaciones
del con olado esul an e se han in e p e ado como
un
con ol po pa calculado
(que básicamen e consis e en una
linealización po ealimen ación) más un con ol ex e no
ipo
PID no lineal,
cuyas ma ices de ganancias a ían con
la posición y la elocidad de las a iculaciones del obo .
Además, en es e abajo se ha mos ado un caso pa icula
de las ma ices de ponde ación, den o de la o mulación
H , en el que el PID ex e no esul an e no depende del
ni el de a enuación de ene gía conseguido. Es e caso es
especialmen e in e esan e pues la solución de la ecuación
po, ambién conocido co no
ayec o ia.
Pa a ello, los
obo s suelen inclui un ac uado asociado a cada a icu-
lación ( ambién llamada
g ado de libe ad),
que no mal-
men e son mo o es eléc icos (al menos en los sis emas
elec omecánicos), si bien ambién pod ían se hid áuli-
cos o neumá icos. Po lo an o, la acción de con ol en es-
os casos consis e en apo a las consignas necesa ias a es-
os mo o es pa a que mue an las dis in as a iculaciones,
las cuales pueden se de o ación o de aslación.
Al igual que en o os p ocesos de con ol, la decisión
de la acción a oma se basa en la compa ación en e el
mo imien o deseado del obo
( ayec o ia de e e encia)
y
el mo imien o eal del mismo
( ayec o ia eal).
Pa a co-
noce es a úl ima se inco po an en las a iculaciones del
obo unos senso es que miden la posición de la a icula-
ción (gi o ealizado en caso de a iculaciones de o ación
o desplazamien o lineal en el caso de a iculaciones de
aslación).
Como ejemplo ilus a i o, en la igu a 5 se mues a
una o og a ía de un obo manipulado indus ial RM-
10. Es e obo iene un b azo manipulado con seis g a-
dos de libe ad, odas ellos de o ación, los cuales pe mi-
en que el e ec o inal (una pinza según puede obse a se
en la igu a) pueda se posicionado y o ien ado en cual-
quie pun o del espacio cíe abajo del obo .
La acción de con ol en es e caso consis e en unos pa-
es aplicados a cada una de sus a iculaciones, los cuales
son p opo cionados po unos mo o es de co ien e con i-
nua sin escobillas con poca ine cia. Los mo o es es án
acoplados a los ejes del b azo manipulado a a és de
unas educ o as de eng anajes, pe mi iendo así aumen a
el pa p opo cionado po los mo o es, pe o a cos a de dis-
minui la elocidad de mo imien o del b azo. Es a ca ac-
e ís ica es conocida como
accionamien o indi ec o.
Ade-
más, las a iculaciones ambién es án p o is as de enos
eléc icos pa a pode bloquea al obo en cualquie posi-
ción.
La medida de la posición del b azo se ob iene a pa i
de unos senso es induc i os de dos polos acoplados a cada
mo o . El con olado o iginal del obo u ilizaba una a -
qui ec u a basada
en
un
bus
VME, incluyendo a je as de
con ol independien e pa a cada uno de los ejes. Es a es-
uc u a ha sido modi icada (Rome o, 00) con el in de
p oba nue as écnicas de con ol que mejo en el com-
po amien o del sis ema (O ega, 02). Pa a ello se ha
man enido la pa e de po encia y las a je as de cada eje, y
se ha in oducido una nue a a je a de con ol en iempo
eal modelo
DS1103
de la ma ca come cial
dSPACE,
en
la que se pueden implemen a las ecuaciones que igen la
oma de decisiones.
El uso del con ol en bucle ce ado pe mi e que se
pueda o dena a los elemen os del b azo manipulado que
Fig. 6. Pl i a o ina gi oes abi/izada.
ABRIL
2002
DYNA
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de Hamil on-Jacobi-Bellma-Isaacs que es e ipo de con-
ol plan ea puede se hallada de o ma sis emá ica.
Además de los obo s manipulado es, exis en in ini-
. dad de aplicaciones en las que se necesi a posiciona ade-
cuadamen e sis emas elec omecánicos. O o ejemplo
puede se una pla a o ma gi oes abilizada, cuya p incipal
aplicación ecae en el ámbi o de la ae onáu ica o en el de
la na egación. No malmen e es e ipo de pla a o mas se
ubican en un mó il que posee una de e minada o ien a-
ción a iable espec o a ie a (po ejemplo, po el e ec o
pe u bado de las olas en el caso de la na egación) y el
obje i o de con ol consis e en man ene posicionado un
eje de o ma que se man enga con una o ien ación de e -
minada ijada como e e encia.
En la igu a 6 se mues a un banco de p uebas en el
que las pe u baciones sob e la o ien ación de la pla a o -
ma son simuladas median e dos pis ones accionados po
mo o es eléc icos que es án posicionados en cuad a u a.
En es a aplicación, la o ien ación de la pla a o ma es
medida median e dos senso es gi oscópicos si uados en el
ex emo de la misma. Es as medidas son compa adas con
las consignas de o ien ación y en unción de sus disc e-
pancias se ac úa sob e dos mo o es en cuad a u a, los cua-
les pe mi en posiciona el eje espec o a la base de la
pla a o ma. En un p incipio se u ilizó un con ol inde-
pendien e de cada mo o median e con olado es ipo
PIDs, pe o en la ac ualidad se es án empleando écnicas
de con ol mul i a iables que ienen en cuen a el ca ác e
no lineal de es e ipo de sis emas.
Pa a conclui es a sección, es con enien e esal a que
es as écnicas se basan, en su g an mayo ía, en el conoci-
mien o de un modelo ma emá ico que ep esen e al sis e-
ma eal. Es e modelo puede ob ene se, en p ime a ap oxi-
mación, a pa i de las ecuaciones de la mecánica clásica,
y su conocimien o es esencial en la mayo ía de las écni-
cas que pe mi en con ola de mane a adecuada el mo i-
mien o de es os sis emas.
4. SUPERVISION Y AJUSTE DE
CONTROLADORES
Den o de las posibles decisiones de con ol, las más
u ilizadas den o del ámbi o indus ial son las basadas en
con olado es lineales e in a ian es con el iempo, siendo
muy conocido el con olado PID cuya ponde ación en-
e los e ec os p opo cional, in eg al y de i a i o se man-
iene cons an e.
Así, el sis ema de con ol ealimen ado de la igu a 2
es á pensado pa a esis i a iaciones mode adas en la di-
námica del p oceso, que se pueden p oduci , po ejemplo,
cuando se cambia la zona de abajo en un p oceso indus-
ial o cuando cambian las p opiedades ísicas de los p o-
duc os que in e ienen en el p oceso; de hecho, la p esen-
cia de ales a iaciones es una de las azones pa a
in oduci la ealimen ación. Sin emba go, cuando los
cambios en la dinámica del p oceso son g andes, el con-
olado lineal y de pa áme os ijos, que o ma pa e del
lazo de con ol y que uncionaba sa is ac o iamen e, pue-
de llega a deg ada el compo amien o del conjun o. Si
es o ocu e, hab ía que ol e a ajus a (sin oniza ) el lazo
de con ol, e ec uando cambios en el con olado que
compensen los cambios en el p oceso, aunque es no mal
que los cambios a ec en únicamen e a los pa áme os del
con olado .
La necesidad de ajus a los lazos de con ol ambién
se p esen a en una ins alación cuando se acome e la sus i-
ución pa cial o o al de la ins umen ación de con ol, si
bien es a ac i idad no se epi e con la ecuencia que las
emp esas desea ían po el ele ado cos e de amo ización
de los equipos y que, po an o, cuando se emp ende se
encuen a con dos ecnologías (la que a a sus i ui y la
que a a ins ala ) bas an e di e en es.
En la ac ualidad se de ec a una ue e implan ación
de los sis emas de con ol dis ibuidos en los p ocesos in-
dus iales, po lo cual las necesidades básicas de con ol
es án su icien emen e cubie as gene almen e con con o-
lado es PID en sus múl iples con igu aciones (lazo de e-
gulación con encional, con ol en cascada, con ol an ici-
pa i o, con ol selec i o, e c.). Pe o en la je a quía
inmedia amen e supe io se es án ins alando o as es a e-
gias de con ol mul i a iable, cuyos c i e ios de diseño
suelen se de ca ác e económico y que ienen como obje-
i o p incipal gene a las consignas a los lazos del sis ema
de con ol dis ibuido. Un ejemplo de es e ipo de es a e-
gias son los con olado es p edic i os (Camacho, 99). La
pues a en ma cha de un con olado mul i a iable equie-
e una modelización de odas las in e acciones en e las
a iables de en ada y de salida, y an es de dicha modeli-
zación se hace indispensable ene bien ajus ados los lazos
de con ol.
Desde la Ingenie ía de Con ol se han concebido sis-
emas, po encima del sis ema de con ol dis ibuido, que
asumen las compe encias de supe isión y ajus e de los la-
zos de con ol, mien as que el ingenie o de con ol se
con ie e en su usua io y su supe iso . Como consecuen-
cia de la igilancia que inco po a el sis ema, el ingenie o
ecibe in o mación sob e la necesidad o no del ajus e de
los lazos de con ol y encuen a a su disposición un con-
jun o de he amien as (de exci ación, de oma de da os,
de a amien o de los da os, de es imación, de cálculo de
pa áme os de con ol y de simulación) pa a que ome las
acciones opo unas sob e el lazo. Con o me el ingenie o
de con ol a adqui iendo con ianza en las he amien as
que el sis ema le o ece, le i á cediendo compe encias e i á
do ando a és e úl imo de un mayo g ado de au oma iza-
ción.
Ac ualmen e exis en equipos indus iales monolazos
o bloques uncionales en los sis emas de con ol dis ibui-
dos que lo hacen. Pe o su ámbi o de aplicación es un úni-
T.O
M
A
TI
Z
ACI
.ON
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®
co lazo, que debe se simple y es a con olado po un al-
go i mo PID, y o ecen un conjun o mínimo de he a-
mien as auxilia es. La concepción más amplia del sis ema
pa a supe isión y ajus e de sis emas de con ol es á muy
ce ca de la idea gene al de sis ema expe o. Sin emba go,
las aplicaciones cíe los sis emas expe os en con ol de
p ocesos es án más p eocupadas de o os aspec os como la
diagnosis de allos, a amien o de ala mas, plani icación
de ope aciones, e c.
El Dp o. de In o má ica y Au omá ica de la UNED
ha desa ollado una aplicación in o má ica, bajo el
ac ónimo
Sin olab,
pa a el ajus e de lazos de con ol
que es á siendo usada en e ine ías y algunos complejos
químicos y se pe ila como un complemen o ideal a
las aplicaciones de con ol mul i a iable.
Sin olab
incluye:
-
He amien as pa a manipulación y a amien o cíe
da os his ó icos. Los da os se impo an del Sis ema de
Con ol Dis ibuido o de cualquie a chi o ASCII en
múl iples o ma os.
- P ocedimien os pa a la es imación y alidación cíe
modelos del p oceso a pa i de -una o a ias expe iencias
de oma de da os sob e el lazo que se desea sin oniza . El
modelo incluye la dinámica cíe las pe u baciones medi-
bles más impo an es.
-
P ocedimien os de sin onía y di e en es in e aces,
dependiendo del usua io inal (Ingenie o de Con ol o
Técnico Ins umen is a), en la búsqueda de los pa áme-
os de con ol más adecuados pa a el lazo de con ol. En
la abla 1 se esumen es os p ocedimien os y las co es-
pondien es especi icaciones.
-
Un en o no cíe simulación que pe mi e: a) el es u-
dio cíe la espues a empo al del modelo cíe la ins alación
a cambios p ede inidos en sus en adas, b) el es udio de
las espues as del lazo cíe con ol a cambios en el pun o de
consigna, en la ca ga o en las pe u baciones, e) ep odu-
ci condiciones simila es a las que iene o end á el lazo
de con ol en la ins alación.
-
Validación de los pa áme os de con ol en unción
cíe las ca ac e ís icas del módulo del Sis ema de Con ol
Dis ibuido donde el con olado es á implemen ado.
-
La gene ación au omá ica de in o mes, lo cual es
ex emadamen e ú il pa a deja cons ancia de cualquie
modi icación ealizada en el lazo de con ol y de los pasos
que conduje on a ella.
5. CONCLUSIONES
Como p ime a conclusión se puede a i ma que la
Ingenie ía de Con ol es una disciplina con g an p esen e
y mejo u u o y que és e pasa po una mayo in eg ación
de los dis in os ni eles de decisión en los sis emas dinámi-
cos (ya sea un p oceso indus ial con inuo, un p oceso in-
dus ial ipo
"ba ch",
un p oceso de ab icación o mon a-
je, un ehículo au ónomo e es e, un ehículo espacial,
o un p oceso económico) y po una mejo coo dinación
en e los di e sos p o esionales que in e ienen en él y los
Cen os c L)s i uciones en los que se desa ollan.
MÉTODO DE SINTONÍA Especi icaciones
Sin onía po ma gen de ase El ma gen de ase deseado
y la ecuencia asociada.
Sin onía po ma gen

El ma gen de ganancia
de ganancia

deseado y la ecuencia
asociada.
Sin onía po ma gen de ase Los má genes de ase y
y ma gen de ganancia

ganancia deseados.
Sin onía po iempo de

El iempo de asen amien o
asen amien o y/o

y/o la sob eelongación
sob eelongación deseados pa a cambios en
la e e encia, en la ca ga o
en las pe u baciones (si
és as es u ie an modela-
das). Y, pues o que es un
p oceso i e a i o, se pue-
den especi ica alo es ini-
ciales de los pa áme os de
con ol pa a acili a el
p oceso.
Sin onía po obus ez Los alo es en e los que
deben es a comp endidos
el iempo de asen amien o,
y/o la sob eelongación y
los pa áme os de con ol.
Además del amaño de la
ejilla pa a és os úl imos.
No equie e especi icacio-
nes. Sólo se puede usa con
modelos cíe ni el.
A e age Con ol
La des iación pe mi ida en
el ni el, así como la máxi-
ma pe u bación espe ada
en el caudal. Sólo se puede
usa con modelos de ni el.
Tabla 1 Mé odos de sin onía
en
Sin olab.
Como segunda conclusión se puede a i ma que los
a ances en la eo ía y en la p ác ica del Con ol Au omá-
ico apo an los medios pa a ob ene un uncionamien o
adecuado de los sis emas dinámicos, mejo a la p oduc i-
idad y alige a la ca ga de muchas ope aciones manuales
epe i i as y u ina ias. Po lo an o, casi odos los inge-
nie os y cien í icos debe ían ene un buen conocimien o
en es a disciplina.
Tigh Con ol
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