Accionamiento eléctrico de sistemas dinámicos a través de criterios de control óptimo

Optimum control criteria for an electric driver for dynamic systems

Este trabajo tiene como enfoque el estudio de la optimización de los parámetros de control de la velocidad varia-ble y el control del par de tensado del producto a través de control de corriente de los motores de corriente continua que forman parte del sistema dinámico –en una línea de producción de papel– realizando un diseño de los controladores basados en los criterios de valor absoluto y el criterio óptimo simétrico. Para ello se plantearon como objetivos la definición del modelo matemático que representa el sistema de accionamiento eléctrico para el control de la velocidad y par de los motores DC del sistema de enrollado de papel, el diseño de un algoritmo de control ajustando los parámetros necesarios y la simulación del sistema de accionamiento eléctrico. En este sentido, la metodología seguida consistió en realizar una investigación documental y un estudio de campo para definir el modelo y establecer los parámetros a simular, presentándose como un proyecto analítico y descriptivo. Los resultados obtenidos permiten observar la eficiencia de los controladores diseñados y del sistema de accionamientos en general, para el cual las variables velocidad y corriente siguen la señal de referencia, permitiendo concluir que los criterios seleccionados para el diseño del control han sido apropiados, y representando un aporte en el desarrollo de aplicaciones de control de sistemas dinámicos para accionamientos eléctricos.

Introducción

La dinámica que caracteriza el proceso de una línea de producción de papel tiene un nivel de complejidad tal, que ha centrado la atención de investigadores en la materia (Asea, s/ f). A través de la investigación se pudo notar que en la mayoría de las industrias papeleras aún mantienen implementados los accionamientos neumáticos tradicionales.

En la presente investigación se estudian los criterios de optimización de parámetros para la automatización de un proceso a través de accionamientos eléctricos, en el cual se controla velocidad y tensión mecánica de una lámina de papel, a través de tres motores DC, el método seleccionado para el control de los motores será el de control óptimo aplicado a sistemas dinámicos.

La búsqueda de soluciones radica en mejorar el diseño, lograr predecir el comportamiento ante las limitaciones que presenta el aumento o disminución de la velocidad y del par de los motores sobre el tensado del papel, a fin de obtener las condiciones óptimas para el mejor funcionamiento del accionamiento, por lo que se desarrolla un modelo matemático que represente detalladamente el comportamiento del sistema.

El problema de la aplicación de control óptimo se reduce a identificar los parámetros del proceso a optimizar de acuerdo con el modelo matemático de cada etapa modelada, y obtener a través de estos los coeficientes para el diseño de los controladores (Sandoval y Velazco, 2002). Bajo en esta premisa se efectúo el desarrollo teórico necesario para el diseño del control óptimo del proceso de una planta rebobinadora de papel (donde los parámetros de la carga son variables).