CONTROL AVANZADO DE PROCESOS QUÍMICOS AÑO ACADÉMICO 200304 CENTRO

§7 THE QUESTION OF CORPORATE CONTROL ANOTHER LAW SCHOOL
CAPACITACIÓN SOBRE CONTROL MIGRATORIO CIUDAD DE
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7 REGLAMENTO COMISIÓN INTERAMERICANA PARA EL CONTROL
DIRECCIÓN GENERAL DE SOSTENIBILIDAD Y CONTROL AMBIENTAL

Control avanzado de procesos químicos

Año académico: 2003-04

Centro: Facultad de Ciencias Experimentales

Estudios: Ingeniero Químico

Asignatura: Control avanzado de procesos químicos

Ciclo: 2º

Curso: 5º

Cuatrimestre: 1º

Carácter: Optativa

Créditos teóricos: 4,5

Créditos prácticos.: 1,5

Profesor/es: Manolo Berenguel Soria

Área: Ingeniería de Sistemas y Automática

Departamento: Lenguajes y Computación

PROGRAMA DE LA ASIGNATURA CONTROL AVANZADO DE PROCESOS QUÍMICOS

Tema	Título	Duración
1	Control de procesos por computador	8 horas
2	Control de procesos en el espacio de estados	6 horas
3	Control predictivo basado en modelo	4 horas
4	Identificación y control adaptativo	5 horas
5	Control secuencial de procesos	5 horas
6	Introducción a los sistemas de control inteligente de procesos químicos	2 horas

Programa detallado de la asignatura

Tema 1. Control de procesos por computador

1.1 Introducción

1.2 Ventajas e inconvenientes del control por computador

1.3 Funciones de los computadores en el control y la supervisión de procesos

1.4 Instrumentación específica para el control por computador

1.5 Modelado de sistemas muestreados

1.6 Análisis de sistemas digitales de control

1.7 Técnicas de diseño de sistemas de control por computador

1.8 Sistemas de control distribuido

1.9 Estructuras de control de uso extendido en la industria

Tema 2. Control de procesos en el espacio de estados

2.1 Descripción interna de sistemas dinámicos

2.2 Controlabilidad y observabilidad de sistemas en tiempo discreto

2.3 Observadores

2.4 Síntesis por realimentación lineal del vector de estado

Tema 3. Control predictivo basado en modelo

3.1 Introducción al control óptimo

3.2 Control predictivo basado en modelo (MPC)

3.3 Control predictivo con restricciones

Tema 4. Identificación y control adaptativo

4.1 Identificación de sistemas

4.2 El método de los mínimos cuadrados

4.3 Introducción al control adaptativo

4.4 Controladores autoajustables

4.5. Implantación de controladores autoajustables

Tema 5. Control secuencial de procesos

5.1 Introducción

5.2 Ejemplo ilustrativo

5.3 Ecuaciones lógicas

5.4 Sistemas lógicos combinacionales y secuenciales

5.5 Control y programación de procesos utilizando autómatas programables

Tema 6. Introducción a los sistemas de control inteligente de procesos químicos

6.1 Introducción al control inteligente de procesos

6.2 Sistemas de control de procesos químicos basados en reglas

6.3 Introducción al control de procesos químicos usando lógica borrosa

6.4 Introducción al modelado y control de procesos químicos usando redes neuronales

Prácticas de laboratorio

Los siguientes módulos de prácticas se desarrollarán en varias sesiones en el laboratorio y se corresponderán en su evolución temporal con los módulos de teoría:

Módulo 1. Análisis y diseño de sistemas de control en tiempo discreto con MATLAB (4 horas)

Materiales: Computador con programa MATLAB y SIMULINK.

El objetivo fundamental de esta práctica es realizar una introducción de los comandos del programa MATLAB y librerías de SIMULINK para sistemas en tiempo discreto, así como el desarrollo de controladores básicos para distintos sistemas en simulación. Aunque serán objeto de un estudio posterior en la asignatura, se indicará al alumno la forma más sencilla para encontrar los diversos comandos existentes para otras estrategias de control.

Desarrollo:

1.1 Obtención de la descripción externa de un sistema en tiempo discreto a partir de la de tiempo continuo.

1.2 Estudio de la respuesta temporal de un sistema en tiempo discreto.

1.3 Obtención de un controlador en tiempo discreto por conversión de un diseño analógico usando aproximaciones numéricas.

1.4 Síntesis directa de un controlador usando el método de Ragazzini-Truxal.

1.5 Diseño de un controlador en tiempo discreto por asignación de polos.

Módulo 2. Diseño e implementación de un controlador PID en tiempo discreto de un motor de corriente continua para desplazamiento de material usando un computador y un controlador PID industrial digital (6 horas).

Material: Computadores, controlador PID industrial, tarjetas E/S analógico/digital, software Labview, motores CC.

El objetivo de este módulo de prácticas es introducir el uso del computador en un sistema de control, así como familiarizar al alumno con la instrumentación específica para el control por computador, con los controladores digitales industriales y con la realización de programas de control por computador en lenguajes de propósito general y con sistemas de control industriales (Labview). Los programas realizados se utilizarán para la adquisición de señales procedentes de sensores de velocidad y posición. Se estudiará el programa para la comunicación el computador con el proceso, analizando cuándo hay que muestrear y actuar.

El desarrollo de la práctica se llevará a cabo de la siguiente manera:

2.1 Analizar el programa que muestrea y actúa sobre el motor.

2.2 Provocar distintas entradas características al sistema desde el computador.

2.3 Probar distintos periodos de muestreo.

2.4 Analizar el comportamiento estático y dinámico del sistema en distintos puntos de operación.

2.5 Realizar e implementar un controlador PID digital.

2.6 Programar un controlador PID industrial y comparar los resultados alcanzados con los del apartado anterior.

Módulo 3. Control por computador utilizando un SCADA y una maqueta de proceso (4 horas).

Material: Computadores, maqueta de invernadero. Sistema de adquisición de datos comercial Labview.

El objetivo de este módulo de prácticas es introducir al alumno al control por computador de procesos utilizando un sistema de control SCADA industrial y su aplicación al control de un proceso industrial (invernadero automatizado). El alumno podrá controlar remotamente dicho sistema.

Módulo 4. Análisis y diseño en el espacio de estados de un sistema de control de posicionamiento angular (2 horas).

Material: Computadores, Computadores, tarjetas entrada/salida analógico/digital, software de control.

El objetivo fundamental de este módulo de prácticas es la implementación de los principales algoritmos de control en el espacio de estados al sistema estudiado en el módulo 2.

El desarrollo de la práctica consistirá en:

4.1 La obtención de la descripción interna del sistema.

4.2 Diseño de un controlador en tiempo discreto por técnicas del espacio de estados.

4.3 Control del sistema.

Módulo 5. Control predictivo de un intercambiador de calor (4 horas).

Material: Computadores, MATLAB, SIMULINK.

El objetivo de este módulo es el diseño e implementación en un computador de los algoritmos básicos de control predictivo aplicados a un intercambiador de calor. Dichos algoritmos se programarán en MATLAB y se simularán..

El desarrollo de la práctica se llevará a cabo como sigue:

5.1 Identificar el sistema por el método de la curva de reacción.

5.2 Programar el algoritmo GPC para un sistema de primer orden con retardo en MATLAB.

5.3 Controlar el sistema con diversas referencias.

Módulo 6. Control adaptativo de un intercambiador de calor (4 horas).

Material: Computadores,tarjetas entrada/salida analógico/digital, sistema de intercambio de calor, MATLAB, SIMULINK.

El objetivo de este módulo es el diseño e implementación en un computador de los algoritmos básicos de control adaptativo aplicados a un intercambiador de calor. Dichos algoritmos se programarán en MATLAB y se simularán. Se realizará la identificación de un sistema dinámico con parámetros característicos variables según el punto de operación a partir de entradas y salidas. Programación del algoritmo de mínimos cuadrados recursivos. Control adaptativo por asignación de polos del sistema. El desarrollo será el siguiente:

6.1 Programar el método de los mínimos cuadrados recursivos.

6.2 Desarrollo de un controlador de la temperatura del intercambiador por asignación de polos

6.3 Implementar las rutinas de la identificación y control en tiempo real en una estrategia de control adaptativo. Analizar el comportamiento del sistema de control tras cambios en el punto de operación.

Módulo 7. Control de procesos usando autómatas programables (6 horas).

Material: Computadores, autómatas programables, simulador de autómatas programables, procesos de ensayo.

El objetivo de este módulo es introducir al alumno al control de procesos químicos (batch) utilizando autómatas programables. De este modo, se podrá llevar a cabo la implementación de algoritmos de control discreto de diversos procesos:

Control de un reactor discontinuo.
Control de un proceso de mezclas con tres tanques.
Control de un sistema de transporte de material.

El desarrollo de la práctica será el siguiente:

7.1 Estudio del sistema a controlar.

7.2 Diseño de un automatismo.

7.3 Implementación en autómata programable y pruebas con el sistema real.

4.3.2.5 Bibliografía básica

El contenido de la asignatura es suficientemente extenso como para no poder ser abarcado por un sólo libro, bien sea en lengua castellana o extranjera, por lo que se suministrarán apuntes de la asignatura. Las clases se apoyarán sobre unos pocos libros básicos de referencia que cubran todo el temario, de forma que no abrumen al alumno con exceso de información. De cualquier forma, siempre se indicarán nuevas fuentes para que el alumno interesado pueda profundizar, motivándole en la búsqueda de nuevos conocimientos. Se procurará que estos libros básicos sean actuales, pues al tratarse en algunos capítulos aspectos de realización práctica, ciertas problemáticas pueden quedar desfasadas.

K.J. Aström y B. Wittenmark. Sistemas Controlados por Computador. Paraninfo, 1988.
K.J. Astróm and B. Wittenmark. Adaptive Control. Addison Wesley, 1989.
J.G. Balchen and K.I. Mummé. Process Control. Structures and applications. Van Nostrand Reinhold, 1988.
E.F. Camacho and C. Bordons. Model Predictive Control in the Process Industry. Springer Verlag, 1995.
E.F. Camacho and C. Bordons. Model Predictive Control. Springer Verlag, 1999.
A. Creus. Instrumentación Industrial. Marcombo, 1993.
G.F. Franklin, D. Powell and M.L. Workman. Digital Control of Dynamic Systems. Addison Wesley, 1990.
A. Jiménez et al. Curso de Control Inteligente de Procesos. Sección de Publicaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Universidad Politécnica de Madrid, 1993.
W.S. Levine. The Control Handbook. CRC Press-IEEE Press, 1996.
A. Ollero. Control por Computador. Descripción interna y diseño óptimo. Marcombo Boixareu Editores, 1991.
P. Ollero y E.F. Camacho. Control e Instrumentación de Procesos Químicos. Ed. Síntesis, 1997.
R.H. Perry, D.W. Green and J.O. Mahoney. Perry Manual del Ingeniero Químico. McGraw Hill, 1994.
C.L. Phillips y H.T. Nagle. Sistemas de Control Digital. Análisis y Diseño. Ediciones G. Gili. 1987.
A. Porras y A.P. Montanero. Autómatas Programables. Mc-Graw Hill, 1990.

F.R. Rubio y M.J. López. Control Adaptativo y Robusto. Universidad de Sevilla, 1996.

B. Shahian and M. Hassul. Control System Design using MATLAB. Prentice Hall, 1993.
F.G. Shinskey. Sistemas de control de procesos: aplicación, diseño y sintonización. McGraw Hill, 1996.

A. Simon. Autómatas Programables, Paraninfo, 1988.

G. Stephanopoulos. Chemical process control. An introduction to theory and practice. Prentice Hall, 1984.

Evaluación

Asistencia obligatoria a prácticas.

Examen final de la asignatura.

ENABLE ACTIVE X CONTROLS IN THE INTERNET EXPLORER
FICHA DE CONTROLE DE MORCEGOS HEMATÓFAGOS 1 –
KEY FINDINGS OF THE SURVEY ON CAPITAL CONTROLS

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