
Introducción al Control de Procesos
Editora Blucher (Publisher)
1st Edition
Published on 27. September 2022
716 pages
978-65-5506-478-0 (ISBN)
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Description
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En este libro, los elementos básicos de la teoría del control de procesos son analizados con un enfoque orientado a principiantes. Como todo el contenido del libro se desarrolla en el dominio del tiempo, los estudiantes solo precisan tener conocimientos previos básicos de física y cálculo.
En este libro, se estudian las principales estrategias de control utilizadas en la práctica industrial: control on-off, P, PI y PID. Además, se analizan aspectos prácticos relacionados com la implementación de estas técnicas, como la presencia de perturbaciones, ruido de medición y saturación del actuador. Todos los passos necesarios para el diseño de un sistema de control básico se tratan en el libro, desde el análisis de datos experimentales hasta la síntesis de la ley de control y su respectiva implementación en bucle cerrado. El libro también tiene varios ejercicios, problemas resueltos y actividades propuestas, así como guiones para experimentos prácticos que se puede desarrollar en un kit experimental de bajo costo, propuesto como una plataforma de validación de técnicas de control para principiantes.
En este libro, se estudian las principales estrategias de control utilizadas en la práctica industrial: control on-off, P, PI y PID. Además, se analizan aspectos prácticos relacionados com la implementación de estas técnicas, como la presencia de perturbaciones, ruido de medición y saturación del actuador. Todos los passos necesarios para el diseño de un sistema de control básico se tratan en el libro, desde el análisis de datos experimentales hasta la síntesis de la ley de control y su respectiva implementación en bucle cerrado. El libro también tiene varios ejercicios, problemas resueltos y actividades propuestas, así como guiones para experimentos prácticos que se puede desarrollar en un kit experimental de bajo costo, propuesto como una plataforma de validación de técnicas de control para principiantes.
More details
Series
Edition
1. Auflage
Language
Other
Place of publication
São Paulo
Brazil
File size
39,74 MB
ISBN-13
978-65-5506-478-0 (9786555064780)
Schweitzer Classification
Persons
Julio Elias Normey-Rico
Possui graduação em Ingeniería Electrónica pela Universidad Nacional de La Plata (1986), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC, 1989) e doutorado em Robótica Automática y Electrónica pela Universidad de Sevilla (1999). É professor titular da UFSC, pesquisador 1A do CNPq e coordenador do Grupo de Pesquisa em Energias Renováveis da UFSC e de vários projetos de pesquisa. É membro de comitês editoriais e mantém acordos de cooperação internacional. Atua em engenharia de controle e automação com ênfase em controle de processos, principalmente em controle de sistemas com atraso e controle preditivo. É autor do livro Control of Dead-Time Processes (Springer), de capítulos de livros e de mais de 330 artigos publicados em congressos e revistas. Leciona disciplinas de controle de processos e sistemas lineares desde 1990, participando como professor convidado em várias universidades e tendo ministrado cursos sobre o tema para o setor industrial.
Marcelo Menezes Morato
É pesquisador em Automação e Sistemas do Grupo de Pesquisa em Energias Renováveis da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e do GIPSA-Lab (Université Grenoble-Alpes, França). É engenheiro de controle e automação (2018, Summa Cum Laude) e mestre engenheiro de automação e sistemas (CNPq, 2019) pela UFSC. Lecionou como professor substituto do Departamento de Automação e Sistemas da mesma instituição (2019-2020) e como assistente de ensino em disciplinas de controle de processos (2016-2021). É autor de mais de cinquenta artigos em conferências e em revistas. Atualmente, também é revisor de diversos periódicos e de congressos internacionais e colabora com a supervisão de estudantes de graduação em projetos de pesquisa. Em 2019, foi contemplado com o prêmio Green Talents, concedido a jovens cientistas com pesquisa de relevância na área de sustentabilidade. Em 2020, foi homenageado pela Câmara Municipal de Florianópolis com a Medalha João David Ferreira Lima.
Possui graduação em Ingeniería Electrónica pela Universidad Nacional de La Plata (1986), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC, 1989) e doutorado em Robótica Automática y Electrónica pela Universidad de Sevilla (1999). É professor titular da UFSC, pesquisador 1A do CNPq e coordenador do Grupo de Pesquisa em Energias Renováveis da UFSC e de vários projetos de pesquisa. É membro de comitês editoriais e mantém acordos de cooperação internacional. Atua em engenharia de controle e automação com ênfase em controle de processos, principalmente em controle de sistemas com atraso e controle preditivo. É autor do livro Control of Dead-Time Processes (Springer), de capítulos de livros e de mais de 330 artigos publicados em congressos e revistas. Leciona disciplinas de controle de processos e sistemas lineares desde 1990, participando como professor convidado em várias universidades e tendo ministrado cursos sobre o tema para o setor industrial.
Marcelo Menezes Morato
É pesquisador em Automação e Sistemas do Grupo de Pesquisa em Energias Renováveis da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e do GIPSA-Lab (Université Grenoble-Alpes, França). É engenheiro de controle e automação (2018, Summa Cum Laude) e mestre engenheiro de automação e sistemas (CNPq, 2019) pela UFSC. Lecionou como professor substituto do Departamento de Automação e Sistemas da mesma instituição (2019-2020) e como assistente de ensino em disciplinas de controle de processos (2016-2021). É autor de mais de cinquenta artigos em conferências e em revistas. Atualmente, também é revisor de diversos periódicos e de congressos internacionais e colabora com a supervisão de estudantes de graduação em projetos de pesquisa. Em 2019, foi contemplado com o prêmio Green Talents, concedido a jovens cientistas com pesquisa de relevância na área de sustentabilidade. Em 2020, foi homenageado pela Câmara Municipal de Florianópolis com a Medalha João David Ferreira Lima.
Content
- Intro
- Introducción
- I Procesos y sistemas
- Procesos
- Introducción
- Diagrama de bloques
- ¿Control de procesos?
- Comprendiendo el control de procesos
- Ejemplos de procesos y sus variables
- Procesos monovariables y multivariables
- Sistemas de control en lazo cerrado manual y automático
- Comentarios finales
- Lectura complementaria
- Señales y sistemas
- Señales, sistemas y modelos
- Modelos y diagramas
- Señales: representación y uso
- Señal tipo escalón
- Señal tipo rampa
- Señal impulso unitario
- Señales sinusoidales
- Señal de potenciación discreta
- Señal exponencial
- Señales: energía
- Señales: operaciones y transformaciones
- Muestreo
- Interpolación
- Procesamiento digital
- Comentarios finales
- Lectura complementaria
- Propiedades de sistemas
- Clasificación de sistemas
- Sistemas continuos y discretos
- Sistemas causales y no causales
- Sistemas invariantes y variantes en el tiempo
- Sistemas lineales
- Estabilidad de sistemas
- Comentarios finales
- Lectura complementaria
- II Modelos y respuestas en el tiempo
- Modelado
- Principios básicos del modelado
- Ejemplos de modelado de procesos continuos
- Ejemplos de modelado de sistemas discretos
- Análisis de procesos: modelos estáticos y dinámicos
- Régimen transitorio y régimen permanente
- Simulación de procesos
- Ajuste de modelos a partir de datos experimentales
- Modelos lineales aproximados de sistemas no lineales
- Un ejemplo motivador
- Aproximación de Taylor de primer orden para modelos dinámicos
- Caso discreto
- Comentarios finales
- Lectura complementaria
- Respuesta en el tiempo de sistemas lineales de primer orden
- Abordaje intuitivo
- Sistemas continuos
- Ecuación diferencial ordinaria
- Solución de la EDO: Casos estable e inestable
- Solución de la EDO: caso integrador
- Sistemas discretos
- Solución de la ED
- Análisis de la solución de la ED: casos estable, inestable e integrador
- Respuesta de los sistemas muestreados
- Comentarios finales
- Lectura complementaria
- Cerrando el lazo: control por realimentación de salida
- Los objetivos del control de procesos
- Los sistemas de control (en el nivel 1)
- Control de lazo abierto y lazo cerrado
- Requisitos de operación
- Modelos aproximados con retardo
- Aspectos prácticos
- Estrategias clásicas de control en lazo cerrado
- Comentarios finales
- Lectura complementaria
- III Control de procesos
- Control on-off
- Idea básica
- Implementación
- Procesos con ganancia positiva
- Procesos con ganancia negativa
- Implementación práctica con relés
- Control on-off con relés
- Respuesta de regulación on-off
- Caso continuo
- Caso discreto
- Análisis de casos con perturbaciones
- Comentarios finales
- Control proporcional (P)
- Idea básica
- Implementación del control proporcional
- Implementación electrónica analógica y digital
- Algunos ejemplos intuitivos
- La solución en lazo cerrado: plantas estables.
- Caso continuo
- Caso discreto
- Procesos inestables e integradores
- Procesos continuos inestables
- Procesos continuos integradores
- Procesos discretos
- El signo BIAS
- Control de tanque pulmón
- BIAS automático
- Comentarios finales
- Control proporcional-integral (PI)
- Idea básica
- Acción integral: un ejemplo motivador
- Control integral
- Control integral y régimen permanente
- Ajuste del control integral y régimen transitorio
- Control proporcional-integral: suma ponderada de acciones
- La acción I: ¿un BIAS automático?
- Implementación del control PI
- Implementación analógica
- Implementación digital
- Ajuste del controlador proporcional-integral
- Ajustes básicos para procesos sin retardo
- Método de ajuste de Ziegler-Nichols
- Método de ajuste de Skogestad
- Comentarios finales
- Control PI: aspectos prácticos
- Estudio de caso: piloto automático de un automóvil para controlar la velocidad
- Estudio de caso: control de un fermentador de etanol
- Control PI con ponderación de la referencia
- Modos de funcionamiento: manual y automático
- Control PI con saturación de acción de control
- El efecto de la acumulación de la acción integral
- Anti-windup digital
- Anti-windup analógico
- Comentarios finales
- Control proporcional-integral-derivativo (PID)
- La acción derivativa: prediciendo el futuro
- Controladores PID y sus configuraciones
- Sintonización de controladores PID
- Método de ajuste de Ziegler-Nichols de lazo abierto
- Método de ajuste de Ziegler-Nichols de lazo cerrado
- Método de ajuste PID-IMC
- Implementación de controladores PID
- Implementación analógica de controladores PID
- Implementación digital de controladores PID
- Medición ruidosa
- El efecto del ruido en la medición
- Filtro de medición
- Implementación de filtro de medición
- El uso de filtros de ruido en el control PID
- Control anticipativo
- Comentarios finales
- Control avanzado: conceptos básicos de optimización y robustez
- Planificación del proceso de producción
- Optimización
- Incertidumbre en el modelado
- Control proporcional robusto
- Robustez de la acción integral
- Control lineal de parámetros variables (LPV)
- Comentarios finales
- Lectura complementaria
- Problemas y soluciones
- Problema 1
- Resolución
- Problema 2
- Resolución
- Problema 3
- Resolución
- Problema 4
- Resolución
- Problema 5
- Resolución
- Kit experimental: control de velocidad de un motor de CC
- Kit experimental
- Modulación PWM
- Circuito electrónico
- Tutorial de comunicación con Arduino
- Simuladores de procesos
- Lista de figuras
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