Ingeniería de control

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 ° '  3.8 :m/s ^ ^868.41N/m2 W0: 33 I  h i CIRCUITO 0[ CAPTACION ..^ '1712,7 Ua .  4  TIC-01211  ;67591 11 i:; y#^ 920 0.7'C  0.7! C  1  ^ Bomba de calo To e de e ige ación 80.6 °C M )A I  10  k 401021 50.01i ^ TIC-10141 % 00.8  ^(V-0D209  0.0  l^  TIC-10111 80.0 e 10  1< — Q . LO A •'0 130 i -^ -40201 6 4-1 M 101111G ..5 , 4,4N  35.8 KV.4 0248 —^ j Gea n°W d " ► 84 2°C ^ 1  ^^^  ;o,u^m3n ► I -0040 1 1 KV.0040 a ,_ , a^1nF do IIIF.I Cid }111.5 °C [ M10( m7 .^_ ;42 ` i.B1M TIC-10171 mullas Sola I 1luipo di: .:I7Se ieli 94.5óC k .0os01 ! - 1  '. 1 111 •j;' ."49.8°C  ü. 1 1 k -0o4od 51.8°C 64 2 °C  68.9 °C  I  4022.61/h' KV-0020d,-, ^?66.1 °C . M/003o C 1 ^oa RV-00202I Mi .,i4 3 °C: il k - nn 4nA 52,8 °C  54.5 °C 26.9 °C KV-00204  seo M ai.. POTENCIA -.4.3 kW O')  IN• 04 ;sC  [^Á-71N]I15 I M.1am4 7  i 4133 9 Uh  448.0 VI ► 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 1 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 DYNA ABRIL 2002 ® 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 26 ABRIL 2002 DYNA