Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 InternacionalPrado-Rubio, Óscar Andrés2023-09-182023-09-182023https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/84709El control automático de procesos es un área vital para los ingenieros químicos pues facilita la operación de procesos industriales de manera estable y óptima. En la actualidad, gracias a las estrategias de digitalización impulsadas por la Cuarta Revolución Industrial (tecnologías 4.0), el control automático de procesos se ha perfilado con mayor potencial para dar soluciones a los retos industriales a los que se enfrentarán los futuros ingenieros químicos. Entonces, la operación óptima de procesos complejos, además de buscar la máxima productividad y menor consumo energético también, considerará menor impacto ambiental y mayor seguridad en los procesos. Debido a la naturaleza interdisciplinaria del control automático de procesos, así como la relativa complejidad de las formulaciones matemáticas y grado de abstracción de los conceptos, esta es una asignatura exigente y su aprendizaje no es una tarea sencilla. Por otro lado, las herramientas de simulación han mostrado ser un complemento importante en la formación de los ingenieros químicos, pues permiten la compresión de la teoría a través de la implementación de casos de estudio complejos que requieren solución numérica. Es así que la simulación de procesos dinámicos es vital para el aprendizaje del control automático de procesos. Sin embargo, literatura didáctica que permita al estudiante un aprendizaje más autónomo no se encuentra fácilmente, especialmente para Simulink. Este libro es una herramienta para ayudar a los estudiantes de Ingeniería Química a comprender la teoría del control automático de procesos por medio de la simulación en Matlab/Simulink. El libro muestra diferentes estrategias de programación y herramientas (algoritmos, funciones, apps) en Matlab/Simulink aplicables al análisis de sistemas dinámicos, con la finalidad de diseñar y evaluar estructuras de control descentralizado. Gracias al contenido de este libro, el estudiante puede desarrollar muy rápidamente sus habilidades de programación y así facilitar el entendimiento de la teoría de control-procesos. En particular, este libro reta a sus lectores a llegar más allá de lo que normalmente se plantea en los libros de control de procesos, para que al final… ¡el ingenio de cada estudiante sea el límite!Contenido Prefacio 9 1. Introducción a las herramientas de Matlab 1.1. Matlab M-files-numérico y simbólico 1.2. Simulink-filosofía de programación 1.2.1. Sources: señales de entrada 1.2.2. Sinks 1.2.3. Signal routing 1.2.4. Math operators 1.2.5. Modelos 1.3. Interconexiones Matlab-Simulink 2. Simulación de sistemas no lineales continuos 2.1. Introducción 2.2. Métodos numéricos 2.3. Solución de ecuaciones diferenciales ordinarias-M-files 2.3.1. Función anónima 2.3.2. Estructura del solver de Matlab 2.3.3. Funciones separadas para ecuaciones diferenciales 2.4. Solución de las EDO-Simulink 2.4.1. Estrategia de Interpreted function 2.4.2. Estrategia usando una s-function 2.4.3. Configuración de la solución numérica en Simulink 3. Sistemas lineales continuos 3.1. Introducción 3.2. Determinación del estado estable 3.2.1. Solución de las ecuaciones diferenciales 3.2.2. Solución de sistemas de ecuaciones algebraicas-fsolve 3.2.3. Solución de sistemas de ecuaciones algebraicas-fmincon 3.2.4. Solución de sistemas de ecuaciones algebraicas-Simulink-trim 3.3. Linealización del modelo no lineal 3.3.1. Jacobiano simbólico-Matlab 3.3.2. Jacobiano numérico-Matlab 3.3.3. Jacobiano numérico-Simulink (linmod) 3.4. Funciones de transferencia-Matlab simbólico 3.4.1. Transformada de Laplace 3.4.2. Expansión en fracciones parciales 3.4.3. Transformada inversa de Laplace 3.5. Representación de modelos 3.5.1. Estructura de modelos y características 3.5.2. Transformaciones entre representaciones 4. Simulación y análisis de sistemas lineales 4.1. Introducción 4.2. Estabilidad 4.2.1. Estabilidad numérica 4.2.2. Estabilidad inherente 4.2.3. Diagramas cero-polo 4.3. Controlabilidad y observabilidad 4.3.1. Controlabilidad 4.3.2. Observabilidad 4.4. Respuesta de sistemas ante señales de entrada convencionales 4.4.1. Funciones de Matlab-M-file 4.4.2. LTIview-linear System Analyzer 4.4.3. Simulaciones en Simulink 4.4.4. Validación del modelo lineal en espacio de estados versus el no lineal 4.4.5. Evaluación de parámetros de desempeño en curvas de respuesta 4.5. Realizaciones y reducción de modelos 4.5.1. Realización mínima (minreal) 4.5.2. Realización mínima estructural (sminreal) 4.5.3. Reducción de orden aproximada (balred) 4.5.4. Reducción balanceada (balreal) 4.5.5. Eliminación de estados (modred) 5. Diseño y análisis de estructuras de control 5.1. Introducción 5.2. Identificación de sistemas 5.2.1. Identificación de funciones de transferencia 5.2.2. Identificación del modelo en espacio de estados 5.2.3. Herramienta para la identificación de sistemas (System Identification Toolbox) 5.3. Diseño de estructuras de control 5.3.1. Arreglo de ganancias relativas (RGA) 5.3.2. Método de descomposición en valores singulares 5.4. Implementación de controladores on-off en Simulink 5.4.1. Comentarios 5.5. Implementación de controladores PID continuos en Simulink 5.5.1. Implementación de control PID convencional 5.5.2. Implementación del bloque PID en Simulink 5.6. Estabilidad en lazo cerrado 5.7. Comentarios finales 6. Caso de estudio 6.1. Reactor Van de Vusse 6.1.1. Descripción del proceso 6.1.2. Modelamiento del proceso y parámetros Referencias Referencias Índice alfabéticoapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/620 - Ingeniería y operaciones afinesLibroUniversidad Nacional de ColombiaRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiahttps://repositorio.unal.edu.co/info:eu-repo/semantics/openAccessControl de procesosIngeniería químicaMétodos de simulaciónEstudio de casosModelos matemáticosMATLAB9789585053410