Control colaborativo en procesos con realimentación positiva inherente (2015)
El efecto bola de nieve (“snowball effect") es un efecto de estado estacionario, pero es claro que puede tener importantes implicaciones en el comportamiento dinámico y la selección adecuada de la estructura de control del proceso. Este tipo de efecto actúa como una retroalimentación positiva de masa y energía en el proceso, la cual complica la dinámica y el control debido a las interacciones y fenómenos no lineales. Las estructuras de control aplicadas en procesos con reciclo de masa y energía, son afectadas frecuentemente por el efecto bola de nieve, lo cual implica que para rechazar perturbaciones relativamente pequeñas, se requieran grandes cambios en las variables manipuladas. Hasta el momento las metodologías propuestas para el diseño de las estructuras de control que permiten mitigar el efecto bola de nieve están muy enfocadas a los sistemas químicos, sin tener en cuenta toda la dinámica del proceso y adicionalmente trabajan con modelo linealizados, sin tener en cuenta que el efecto bola de nieve puede ser afectado por las no linealidades del proceso. El diseño simultaneo del proceso y su control puede ayudar a prevenir el efecto bola de nieve, pero no lo elimina, solo retarda su aparición, algunas veces lo suficiente para que el proceso no se vea afectado durante los periodos de operación. El camino más adecuado que se puede abordar es el de diseñar una estructura de control lo suficientemente robusta que permita rechazar las perturbaciones de manera eficiente evitando la evolución del efecto bola de nieve y retarde al máximo la entrada de un control por anulación (override). En esta tesis se desarrolla una estructura de control que permite operar de forma más eficiente un proceso con tendencia al efecto bola de nieve. El sistema de control propuesto tiene una estructura de control colaborativa, la cual utiliza una estructura jerárquica con dos niveles de acción de acuerdo con una jerarquía en las dinámicas. Los puntos de ajuste se modifican en el nivel de supervisión, con criterios de ajuste basados en el desempeño de un índice planteado para el efecto bola de nieve, así se obtiene un esquema colaborativo de los controladores Proporcional-Integral-Derivativo (PID) del nivel de regulación. Finalmente, la estructura propuesta se aplica en el control de un sistema de hidrociclonado usado en la industria para la refinación de minerales.