ES2276050T3 - Procedimiento y regulador para la regulacion adaptable de al menos un componente de una instalacion tecnica. - Google Patents

Procedimiento y regulador para la regulacion adaptable de al menos un componente de una instalacion tecnica. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica por medio de un regulador PI, que comprende como parámetros de regulación un factor de amplificación (Kp) y un tiempo de reajuste (Tn), caracterizado por las siguientes etapas: a) se predetermina el tiempo de reajuste (Tn), b) se predetermina un valor inicial (Ko0) del factor de amplificación (Kp), c) se predetermina al menos un valor teórico (S) de una variable de regulación del componente, y d) durante el funcionamiento de la instalación técnica se determina de una manera continua el valor real (I) de la variable de regulación y se modifica el factor de amplificación (Kp) en función del comportamiento temporal del valor real (I), hasta que el valor real (I) de la variable de regulación permanece dentro de una banda de tolerancia (Tb) con respecto al valor teórico (S), siendo reducido el factor de amplificación (Kp), cuando el desarrollo temporal del valor real (I) presenta un tiempo de residencia (T11),durante el cual el valor real (I) adopta un valor por debajo de la banda de tolerancia, que es menor que un primer periodo de tiempo (T1) predeterminado.

Description

Procedimiento y regulador para la regulación adaptable de al menos un componente de una instalación técnica.
La invención se refiere a un procedimiento para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica así como a un regulador correspondiente.
El punto de partida es en este caso un concepto de regulación convencional, de acuerdo con el cual se puede mantener una variable de regulación de un componente de la instalación técnica, por medio de un regulador, de la mejor manera posible en un valor teórico de la variable de regulación. El regulador PI calcula en este caso, a partir de la diferencia del valor teórico y del valor real de la variable de regulación (desviación de la regulación) una intervención de ajuste sobre un actuador que está asociado al componente, de manera que la variable de regulación alcanza el valor teórico deseado, por una parte, de la manera más rápida y exacta posible y, por otra parte, se aleja en la menor medida posible de este valor teórico en el transcurso de la regulación. En particular, debe impedirse que el valor real de la variable de regulación presente una oscilación demasiado fuerte, de manera que el sistema de regulación, que está constituido por el componente de la instalación técnica, y por el regulador, tienda donde sea posible a inestabilidades.
En el caso de la regulación de componentes de centrales eléctricas, se conoce, por ejemplo, regular parámetros de regulación de un regulador PI empleado para la regulación, especialmente el factor de amplificación y el tiempo de reajuste, en cada caso con anterioridad a un valor constante y no modificarlo ya en el transcurso del proceso de regulación durante el funcionamiento de la instalación. Esto tiene la ventaja de que en el caso de utilización de un regulador PI, solamente deben regularse pocos parámetros, en particular los parámetros de regulación mencionados con anterioridad y de que durante el proceso de regulación no deben realizarse con frecuencia ya otros ajustes.
No obstante, la utilización de valores de parámetros regulados una vez con anterioridad para el regulador PI, especialmente en el caso de la regulación de instalaciones de centrales eléctricas, no siempre es óptima, puesto que en el transcurso del tiempo durante el funcionamiento de la central eléctrica se puede modificar el comportamiento dinámico de un proceso técnico de procedimiento, llevado a cabo a través del componente de la instalación técnica. Por lo tanto, los parámetros de regulación ajustados una vez con anterioridad no son ya óptimos después de una modificación de este tipo del comportamiento dinámico del componente para el caso de funcionamiento nuevo que está ahora presente y, en determinadas circunstancias, conducen incluso a un fallo de la regulación, de manera que no se puede conseguir ya un resultado de la regulación deseado una vez. Por ejemplo, después de una modificación del comportamiento dinámico del trayecto de regulación (componente) y, por lo tanto, del circuito de regulación, que está formado por el componente y por el regulador PI, puede suceder que el valor real de la variable de regulación tienda, durante el proceso de regulación, a oscilaciones no deseadas, lo que puede conducir a una inestabilidad del trayecto regulado. Para fortalecer una regulación de este tipo de nuevo para el empleo durante el funcionamiento de la instalación técnica, es necesario en la mayoría de los casos poner fuera de servicio al menos el componente afectado de la instalación técnica, reajustar los parámetros de regulación de una manera correspondiente al comportamiento dinámico del trayecto de regulación -lo que hace necesario posiblemente ciclos de prueba extensivos antes de la nueva puesta en servicio- y poner a continuación de nuevo en funcionamiento el componente, incluido su regulador.
Aparte de que un circuito de regulación inactivado en cuanto a la función de la instalación técnica puede conducir a una amenaza de peligro para las máquinas y para el personal de servicio -especialmente cuando un circuito de regulación se ha vuelto inestable, genera un número mucho mayor de intervenciones de ajuste y/o un número mucho mayor de valores reales de la variable de regulación-, debido al tiempo de inactividad necesario de una manera forzosa para la puesta en marcha de la regulación, es inevitable en la práctica un fallo de la producción de la instalación técnica. Cuando en la instalación técnica se trata de una central eléctrica, un fallo de un componente de la instalación técnica puede conducir, por ejemplo, a que se ponga en peligro el abastecimiento con energía eléctrica de una región.
La utilización de valores constantes para el regulador PI conduce a problemas, especialmente en el caso de la utilización para la regulación en centrales eléctricas con un proceso de vapor, puesto que en una central de este tipo, los trayectos de regulación a controlar presentan con frecuencia un comportamiento no lineal. Un conjunto de valores de parámetros para el regulador PI, que se puede considerar como óptimo pata un estado de funcionamiento del componente a regular, puede proporcionar para otro caso de funcionamiento de este componente unos resultados de la regulación que solamente se puede utilizar al menos con condiciones, debido a las no linealidades existentes. Por lo tanto, si se desplaza el punto de trabajo de un componente no lineal a regular de la instalación técnica durante el funcionamiento de la instalación técnica -lo que sucede de forma forzosa- entonces los parámetros de regulación ajustados una vez no son ya adecuados posiblemente para el nuevo punto de funcionamiento (punto de trabajo) del componente que está presente ahora, con el fin de conseguir un resultado deseado de la regulación. Esto puede conducir incluso a que un regulador PI presente un comportamiento de regulación óptimo para un punto de funcionamiento del componente, en cambio proporciona resultados de regulación totalmente insuficientes o incluso peligrosos en el caso de transición a un punto de funcionamiento nuevo.
La publicación US 3.798.426 muestra un sistema para la regulación de procesos, en el que se utiliza un regulador adaptable, cuya porción proporcional se puede adaptar. El tiempo de reajuste de la parte integral está predeterminado. Después de una modificación del valor de regulación, se modifica la parte proporcional hasta el punto de que el valor real de la variable regulada del proceso se encuentra dentro de una banda de tolerancia, que se da a través de la definición de un valor límite, que se encuentra por encima del valor teórico, o bien de un valor límite que se encuentra por debajo del valor teórico.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de indicar un procedimiento mejorado así como un regulador para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica. En este caso, deben solucionarse especialmente los inconvenientes descritos del estado de la técnica. Además, un procedimiento de regulación de acuerdo con la invención así como un regulador de acuerdo con la invención deben reducir el gasto para la regulación de los parámetros de regulación. Además, un procedimiento de acuerdo con la invención así como un regulador de acuerdo con la invención deben posibilitar una puesta en servicio especialmente sencilla de un componente a regular.
En lo que se refiere al procedimiento, el cometido se soluciona de acuerdo con la invención a través de un procedimiento para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica por medio de un regulador PI, que comprende como parámetros de regulación un factor de amplificación y un tiempo de reajuste, con las siguientes etapas:
1.
Se predetermina el tiempo de reajuste.
2.
Se predetermina un valor inicial del factor de amplificación.
3.
Se predetermina al menos un valor teórico de una variable de regulación del componente.
4.
Durante el funcionamiento de la instalación técnica se determina de una manera continua el valor real de la variable de regulación y se modifica el factor de amplificación en función del comportamiento temporal del valor real, hasta que el valor real de la variable de regulación permanece dentro de una banda de tolerancia con respecto al valor teórico.
La invención parte en este caso de la consideración de que los parámetros de regulación se pueden establecer especialmente bien cuando se observa el comportamiento del trayecto regulado, es decir, la colaboración del regulador PI y del componente a regular, durante el funcionamiento de la instalación técnica y se modifica, de acuerdo con el comportamiento del valor real de la variable de regulación, el factor de amplificación del regulador PI durante el funcionamiento de la instalación técnica de una manera automática hasta que el valor real de la variable de regulación se encuentra en la banda de tolerancia mencionada con respecto al valor teórico predeterminado y permanece en ella. Por lo tanto, las modificaciones del factor de amplificación no se llevan a cabo de una manera continua, sino solamente hasta que el valor real de la variable de regulación muestra, con relación a la banda de tolerancia, un comportamiento deseado, por lo tanto se mueven en cuanto al valor dentro de la banda de tolerancia durante el funcionamiento de la instalación técnica. Cuando se somete ahora en el transcurso del funcionamiento el componente regulado a una modificación con relación a su comportamiento dinámico, por ejemplo provocado por desgaste del material y/o deposición de substancias de funcionamiento o substancias auxiliares del componente, o debido al envejecimiento de partes del componente, entonces solamente se modifica de nuevo el factor de amplificación durante el procedimiento de acuerdo con la invención cuando el valor real de la variable de regulación se aleja en cuanto al valor fuera de la banda de tolerancia. Esta nueva modificación continua del factor de amplificación solamente se lleva a cabo hasta que el valor real penetra de nuevo en la banda de tolerancia y permanece en ella.
A través del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza un procedimiento para la adaptación automática del factor de amplificación del regulador PI, siendo modificado de una manera automática el factor de amplificación durante el funcionamiento de la instalación técnica en función del comportamiento del valor real de la variable de regulación hasta que conduce a un comportamiento de regulación deseado del componente regulado. Solamente se lleva a cabo una nueva modificación del factor de amplificación cuando el valor real de la variable de regulación se aleja de nuevo en cuanto al valor fuera de la banda de tolerancia. La modificación continua del factor de amplificación se puede llevar a cabo, por ejemplo, por medio de una modificación paso a paso del valor actual del factor de amplificación en la medida del valor absoluto establecido.
El parámetro de regulación del tiempo de reajuste se establece de antemano en el procedimiento de acuerdo con la invención, por lo que no se modifica de una manera continua durante el funcionamiento de la instalación técnica.
Las investigaciones de trayectos regulados han mostrado que un ajuste previo del parámetro de regulación del tiempo de reajuste es la mayoría de las veces suficiente para conseguir un comportamiento de regulación deseado nuevo del trayecto regulado. Por lo tanto, no es necesario modificar de una manera continua también el parámetro de regulación del tiempo de reajuste para la consecución de un buen resultado de la regulación durante el funcionamiento de la instalación técnica. Esto tiene, entre otras cosas, la ventaja de que se puede describir y modelar de una manera más sencilla la dinámica del trayecto de regulación, por ejemplo, para investigaciones amplias y para fines de ensayo, puesto que el comportamiento dinámico del regulador PI no se modifica debido al tiempo de reajuste establecido una vez con antelación y se puede indicar y manipular con facilidad una descripción correspondiente, por ejemplo matemática del trayecto de regulación.
De una manera ventajosa, se determina el tiempo de reajuste a partir de constantes de tiempos de trayectos, especialmente a partir de la suma de las constantes de tiempos de trayectos del componente a regular.
Las constantes de tiempos de trayectos de un trayecto a regular tienen una influencia sobre la velocidad, con la que el trayecto reacciona a una modificación de al menos una de sus señales de entrada con una modificación de al menos una de sus señales de salida. Cada todos los trayectos de regulación que están presentes en la práctica están afectados por un llamado retardo, por lo que en su equiparación de modelos matemáticos correspondientes, comprende al menos una constante de tiempo de trayectos. Por ejemplo, un trayecto de regulación, que se puede describir a través de una equiparación de modelos matemáticos de tercer orden, comprende tres constantes de tiempo de trayectos. Un conocimiento de los valores de las constantes de tiempo de trayectos para un trayecto de regulación considerado posibilita una buena estimación del retardo del trayecto de regulación.
Es especialmente ventajoso que se forme la suma de las constantes de tiempo de regulación del trayecto a regular y se determine el tiempo de reajuste por medio de esta suma y en particular como un múltiplo de esta suma. De forma ventajosa, este múltiple se mueve en el intervalo entre 0,1 y 2,5.
En muchos casos que se producen en la práctica, los ensayos han mostrado que un múltiplo con un valor de aproximadamente 1,5 conduce a buenos resultados, es decir, que el tiempo de reajuste se puede ajustar en estos casos de una manera ventajosa a un valor que corresponde a 1,5 veces la suma de las constantes de tiempo del trayecto. Por lo demás, los múltiplos con un valor de aproximadamente 0,7 conducen de la misma manera a buenos resultados, por lo que el tiempo de reajuste del regulador PI se puede ajustar en tales casos de una manera ventajosa a un valor que corresponde al 70% de la suma de las constantes de tiempos de los trayectos. No obstante, en este caso hay que tener en cuenta que a medida que se incrementa el valor para dicho múltiplo, se reduce la actuación cada vez en mayor medida de la porción I del regulador PI.
En otra configuración ventajosa de la invención, el factor de amplificación se reduce en la etapa 4 del procedimiento de acuerdo con la invención cuando el desarrollo temporal del valor real presenta un tiempo de residencia, durante el cual el valor real presenta un valor dentro de la banda de tolerancia, que es menor que un primer periodo de tiempo predeterminado.
En esta forma de realización, deben reconocerse especialmente las oscilaciones en el comportamiento temporal del valor real, que se ponen de manifiesto especialmente cuando el valor real adopta, en efecto, durante el proceso de regulación un valor dentro de la banda de tolerancia, que abandona, sin embargo, la banda de tolerancia de nuevo y sólo posteriormente entra otra vez en la banda de tolerancia y sale de nuevo. Ahora se determina el tiempo de residencia, durante el cual el valor real oscilante se encuentra dentro de la banda de tolerancia, antes de que salga de nuevo fuera de ésta. Cuanto más corto es el tiempo de residencia, tanto más rápidamente se modifica el valor real en el transcurso del tiempo, de manera que en tal caso se puede reducir el factor de amplificación del regulador PI para dejar el valor real durante el funcionamiento de la instalación técnica en la banda de tolerancia. Si el tiempo de residencia es menor que el primer periodo de tiempo predeterminado, entonces se parte de una oscilación demasiado fuerte del valor real (el valor real pasa "demasiado rápido" a través de la banda de tolerancia) y se reduce el factor de amplificación, de manera que se impide una sobre oscilación de este tipo, no tolerable, del valor real más allá de los límites de la banda de tolerancia.
El primer periodo de tiempo predeterminado se puede determinar, por ejemplo, en función de los valores de las constantes de tiempo de los trayectos, especialmente en función del valor de la suma de las constantes de tiempos de los trayectos. De esta manera, en la comparación mencionada anteriormente, el tiempo de residencia del valor real se coloca en una relación técnicamente conveniente con respecto al retardo del trayecto de regulación (descrito a través de las constantes de tiempos de los trayectos), puesto que no se puede indicar una definición absoluta sobre lo que es una oscilación demasiado fuerte. Por ejemplo, una modificación de la temperatura dentro de algunos minutos puede designar un proceso rápido, en cambio una modificación de la presión dentro de algunos minutos caracteriza la mayoría de las veces, en cambio, un proceso inerte.
De una manera ventajosa, en la etapa 4 solamente se reduce el factor de amplificación cuando adicionalmente una primera velocidad de modificación del valor real es mayor que una segunda velocidad de modificación del valor teórico.
En esta configuración de la invención, se tiene en cuenta el hecho de que el valor teórico no sólo puede comprender una magnitud constante, sino también una magnitud variable, es decir, cambiante y/u oscilante. Tales valores variables del valor teórico durante el proceso de regulación conducirían, de la misma manera que un valor ajustado erróneamente del factor de amplificación, a variaciones y/u oscilaciones del valor real de la variable de regulación. No obstante, tales variaciones y/u oscilaciones del valor real son incluso deseables en el caso de que exista igualmente un valor variable u oscilante del valor teórico correspondiente, puesto que el valor real de la variable de regulación debe ser lo mejor posible al valor teórico de la variable de regulación durante el proceso de regulación.
Para impedir en tal caso una reducción (no deseada) del factor de amplificación, provocada por un valor real oscilante, está previsto en esta forma de realización calcular una primera velocidad de modificación del valor real así como una segunda velocidad de modificación del valor real, con el fin de establecer finalmente a partir de la comparación de estas dos velocidades entonces si el factor de amplificación debe reducir o no.
Cuando el valor real se modifica más rápidamente que el valor teórico (la primera velocidad de modificación es en este caso mayor que la segunda velocidad de modificación), entonces hay que reducir el factor de amplificación, puesto que en este caso las oscilaciones del valor real no están condicionadas solamente por un valor teórico oscilante, sino por un factor de amplificación ajustado con un valor demasiado grande.
En otro caso, en el que el valor del valor real se modifica menos rápidamente que el valor del valor teórico, entonces no se reduce el factor de amplificación, puesto que se puede partir de que las oscilaciones del valor real están provocadas principalmente en este caso por oscilaciones del valor teórico y, por lo tanto, no es necesaria una reducción del valor de amplificación y tampoco es útil para el resultado de la regulación.
En otra configuración ventajosa de la invención se eleva el factor de amplificación en la etapa 4 del procedimiento de acuerdo con la invención cuando el desarrollo temporal del valor real presenta un tiempo de subida, que comprende el periodo de tiempo desde el comienzo de una modificación del valor teórico hasta la consecución de un valor momentáneo del valor real dentro de la banda de tolerancia, que es mayor que un segundo periodo de tiempo predeterminado.
En esta forma de realización, se incrementa el factor de amplificación cuando la reacción del trayecto de regulación a una modificación del valor teórico es demasiado lenta. A tal fin, determina dicho tiempo de subida del valor real, que corresponde al periodo de tiempo entre una modificación del valor teórico y una consecución por primera vez de un valor dentro de la banda de tolerancia a través del valor real. Por lo tanto, el tiempo de subida es una medida de la rapidez con la que el valor real del trayecto de regulación reacciona a una modificación del valor teórico, especialmente a una modificación repentina y alcanza un valor (deseado) dentro de la banda de tolerancia con respecto al valor teórico. El segundo periodo de tiempo predeterminado sirve como criterio cuando el tiempo de reacción del valor real se considera demasiado grande y la reacción del trayecto de regulación a una modificación del valor teórico se considera, por lo tanto, demasiado lenta. De una manera ventajosa, este segundo periodo de tiempo predeterminado se determina a partir de las constantes de tiempo de los trayectos del componente a regular, especialmente a partir de la suma de las constantes de tiempos de los trayectos. De esta manera, se coloca el tiempo de subida en relación con el retardo del trayecto de regulación, de manera que se puede colocar una definición de la que se considera como reacción demasiado lenta del trayecto de regulación, en una relación técnica conveniente con el retardo del trayecto de regulación.
La invención se refiere, además, a un regulador para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica, que está configurado como regulador PI y que comprende como parámetros de regulación un factor de amplificación y un tiempo de reajuste, donde el regulador presenta al menos los siguientes componentes de regulación:
1.
una primera entrada de regulación, por medio de la cual se puede impulsar el regulador con un valor predeterminado para el tiempo de reajuste,
2.
una segunda entrada de regulación, por medio de la cual se puede impulsar el regulador con el factor de amplificación,
3.
una tercera entrada de regulación, por medio de la cual se puede impulsar el regulador con un valor teórico de una variable de regulación del componente, y
4.
una unidad de adaptación, por medio de la cual se puede determinar durante el funcionamiento de la instalación técnica de una manera continua el valor real de la variable de regulación y por medio de la cual se puede modificar de una manera continua el factor de amplificación en función del comportamiento temporal del valor real, hasta que el valor real de la variable de regulación permanece dentro de una banda de tolerancia con respecto al valor teórico.
De una manera ventajosa, el tiempo de reajuste se determina a partir de las constantes de tiempos de los trayectos, especialmente a partir de la suma de las constantes de tiempos de trayectos, del componente a regular.
En otra configuración ventajosa, el factor de amplificación se reduce por medio de la unidad de adaptación, cuando la curva de tiempo del valor real presenta un tiempo de residencia, durante el cual el valor real adopta un valor dentro de la banda de tolerancia, que es menor que un primer periodo de tiempo predeterminado.
De una manera ventajosa, el factor de amplificación solamente se reduce por medio de la unidad de adaptación cuando adicionalmente una primera velocidad de modificación del valor real es mayor que una segunda velocidad de modificación del valor
teórico.
En otra configuración ventajosa de la invención, el factor de amplificación se eleva por medio de la unidad de adaptación, cuando la curva de tiempo del valor real presenta un tiempo de subida, que comprende el periodo de tiempo desde el comienzo de una modificación del valor teórico hasta la consecución de un valor momentáneo del valor real dentro de la banda de tolerancia, que es mayor que un segundo periodo de tiempo predeterminado.
Las explicaciones e instrucciones realizadas con relación a la representación del procedimiento de acuerdo con la invención así como las ventajas representadas se pueden aplicar de una manera conveniente a un regulador de acuerdo con la invención así como a sus formas de realización y no se repiten, por lo tato, en este lugar.
A continuación se explica en detalle un ejemplo de realización de la invención.
En este caso:
La figura 1 muestra una representación gráfica de una curva ejemplar para el valor teórico, estando indicados para la aplicación en la invención como variables características un tiempo de retardo así como un primer periodo de tiempo predeterminado.
La figura 2 muestra curvas ejemplares del valor teórico y del valor real, presentando ambas variables una oscilación y se muestran para la aplicación en la invención unas variables características para la determinación de la velocidad de modificación del valor teórico y del valor real.
La figura 3 muestra otra curva de tiempo ejemplar del valor real, en la que se indican para la aplicación en la invención como variables características un tiempo de subida así como un segundo periodo de tiempo predeterminado, y
La figura 4 muestra un regulador de acuerdo con la invención.
En la figura 1 se representa a modo de ejemplo la curva de tiempo de un valor real I, que presenta una oscilación y que no se aproxima en una medida suficientemente buena a un valor teórico S predeterminado tampoco durante un periodo de tiempo más prolongado, es decir, que no se mueve dentro de una banda de tolerancia Tb.
La representación de la figura 1 muestra el comportamiento de tiempo del valor teórico y del valor real de un componente regulador de una instalación técnica. En el instante t = 50 (por ejemplo t = 50 segundos), el valor teórico S se modifica de forma repentina de S = 0 a S = 1 y permanece constante a partir de este instante t = 50. En un sistema regulado, hay que procurar que el valor real I de la variable de regulación correspondiente siga de la mejor manera posible la curva de tiempo del valor teórico S, debiendo alcanzarse lo más rápidamente posible, por una parte, el valor teórico S, pero debiendo evitarse también, por otra parte, una oscilación excesiva o una oscilación escasa demasiado fuertes del valor real I con respecto al valor teórico S, con el fin de obtener un sistema regulado estable. En particular, hay que evitar que el valor real I presente oscilaciones que no se atenúen en el transcurso del tiempo y/o cuya amplitud presenta valores que no se encuentran dentro de la banda de tolerancia Tb o que se proyectan incluso fuera de ella. La banda de tolerancia Tb se puede adaptar al campo de aplicación concreto respectivo y debe reproducir una desviación admisible del valor real I con respecto al valor teórico S deseado durante el proceso de regulación.
Los límites de la banda de tolerancia Tb no tienen que ser simétricos en este caso con respecto al valor teórico S; en su lugar se pueden adaptar más bien a las necesidades de un caso de aplicación concre-
to.
En el ejemplo de la figura 1, a partir del comportamiento temporal del valor real I se puede deducir que el factor de amplificación Kp del componente regulado que sirve de base ha sido seleccionado demasiado grande, es decir, que el regulador PI empleado reacciona especialmente a una desviación de regulación, determinada a través de la diferencia del valor teórico y del valor real, con una amplificación proporcional demasiado grande, lo que conduce a la oscilación no deseada del valor real I, ilustrada a modo de ejemplo en la figura 1.
Para obtener una regulación estable, especialmente para poder cumplir el requerimiento de la curva de tiempo del valor real con relación a la banda de tolerancia Tb, es necesario y está previsto en la invención modificar el factor de amplificación Kp de una manera continua, hasta que el valor real U de la variable de regulación permanece dentro de la banda de tolerancia Tb. En el presente ejemplo, hay que reducir el factor de amplificación Kp. Esto se representa especialmente porque un tiempo de residencia T11 es menor que un primer periodo de tiempo T1 predeterminado. Esto se puede interpretar en el sentido de que el valor real I pasa durante su curva de tiempo "demasiado rápido" a través de la banda de tolerancia Tb, lo que permite deducir una oscilación no deseada del valor real. El periodo de tiempo comparativo (primer periodo de tiempo T1 predeterminado) se calcula en este caso de una manera ventajosa por medio de las constantes de tiempos de os trayectos del componente a regular, de manera que se puede tener en cuenta el hecho de que el concepto mencionado anteriormente "demasiado rápido" debería definirse con relación al retardo condicionado por el sistema del componente a regular.
La reducción continua del factor de amplificación Kp se termina tan pronto como la curva de tiempo del valor real se mueve en la banda de tolerancia Tb y permanece en esta banda. De una manera alternativa o complementaria, la reducción del factor de amplificación Kp se puede realizar a través de multiplicación por un valor constante entre 0 y 1 y, en concreto, cada vez que el valor real actual a pasado a través de la banda de tolerancia.
En la figura 2 se representan las curvas de tiempo del valor teórico D y del valor real I, presentando el valor teórico S una oscilación, es decir, en particular a diferencia de la figura 1, que no presenta una curva constante.
Por lo tanto, también el valor real I, que debe seguir de la mejor manera posible la curva de tiempo del valor teórico S, presenta un comportamiento oscilante.
En este ejemplo, a partir de la oscilación del valor real I no se puede deducir forzosamente que el factor de amplificación Kp del regulador PI empleado esté ajustado demasiado grande y, por lo tanto, se provoca la oscilación del valor real I. Una reducción del factor de amplificación Kp en tal caso podría conducir a un comportamiento de regulación totalmente insuficiente.
En su lugar, hay que comprobar si el valor ajustado en ese momento del factor de amplificación Kp es responsable de la oscilación del valor real I o si la oscilación del valor real I solamente está provocada por las consecuencias deseadas del valor real I con relación al valor teórico S oscilante en el ejemplo de la figura 2.
El factor de amplificación Kp solamente debe reducirse cuando el valor real I se modifica más rápidamente que el valor teórico S.
Para la determinación de las velocidades de modificación deseadas del valor teórico S y del valor real I se representan en la figura 2 a modo de ejemplo, con relación al periodo de tiempo de referencia \Deltat, la modificación \DeltaS del valor teórico durante el periodo de tiempo de referencia \Deltat así como la modificación \DeltaL del valor real I . El cociente de \DeltaS y \Deltat o bien de \DeltaI y \Deltat posibilitas una determinación de dichas velocidades de modificación del valor real I y del valor teórico S.
En el ejemplo de la figura 2, la velocidad de modificación del valor real (primera velocidad de modificación) es menor que la velocidad de modificación del valor teórico S (segunda velocidad de modificación). Por lo tanto, se puede deducir que las oscilaciones del valor real I se pueden atribuir a oscilaciones del valor teórico S, de manera que en el presente caso no hay que reducir el factor de amplificación Kp del regulador PI empleado.
En la figura 3 se representa a modo de ejemplo la curva de tiempo del valor real I, donde éste alcanza el valor teórico S predeterminado solamente con relativa lentitud.
En el caso de un comportamiento de tiempo de este tipo del valor real I se puede deducir que el factor de amplificación Kp del regulador PI empleado está ajustado demasiado pequeño, es decir, que el regulador PI reacciona con una amplificación proporcional demasiado pequeña a la diferencia entre el valor teórico y el valor real (desviación de la regula-
ción).
Para determinar si la curva de tiempo del valor real I sigue de una manera demasiado lenta el valor teórico S y, por lo tanto, debe elevarse el factor de amplificación Kp, en el ejemplo de la figura 3 se representan variables características, a saber, un tiempo de subida T22 y un segundo periodo de tiempo predeterminado T2.
El tiempo de subida T22 comprende en este caso el periodo de tiempo desde el comienzo de una modificación del valor teórico S hasta la consecución de un valor momentáneo del valor real I dentro de la banda de tolerancia. Cuando este tiempo de subida T22 es mayor que el segundo periodo de tiempo T2 predeterminado, entonces el componente regulado por medio de un regulador PI reacciona de una manera demasiado lenta a una modificación del valor teórico y debe elevarse el factor de amplificación Kp.
De una manera ventajosa, el segundo periodo de tiempo T2 predeterminado se calcula a partir de las constantes de tiempo de los trayectos del componente a regular, de manera que en función del retardo condicionado por el sistema del componente a regular (trayecto de regulación) se puede evaluar de una manera correcta desde el punto de vista técnico si el tiempo de subida T22 del valor real I es demasiado grande y, por lo tanto, debe elevarse el factor de amplificación Kp.
La elevación continua del factor de amplificación Kp en el caso de la figura 3 se leva a cabo hasta que el valor real I permanece dentro de la banda de tolerancia Tb.
La figura 4 muestra un regulador R de acuerdo con la invención.
El regulador R sirve para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica y está configurado como regulador PI.
El regulador R comprende como parámetros de regulación un factor de amplificación Kp y un tiempo de reajuste Tn.
Una primera entrada del regulador E1 puede ser impulsada con un tiempo de reajuste Tn predeterminado.
A una segunda entrada del regulador E2 se puede alimentar el factor de amplificación Kp y una tercera entrada del regulador E3 sirve para la detección de un valor teórico S de una variable de regulación del componente.
El regulador R presenta, además, una unidad de adaptación A, por medio de la cual se puede determinar durante el funcionamiento de la instalación técnica de forma continua el valor real I de la variable de regulación y se puede modificar el factor de amplificación Kp en función del comportamiento temporal del valor real I hasta que el valor real I de la variable de regulación permanece dentro de una banda de tolerancia Tb con respecto al valor teórico S.
Al comienzo del proceso de regulación se impulsa la entrada E2 con un valor inicial Kp0 para el factor de amplificación Kp. Este valor inicial Kp0 es modificado durante el proceso de regulación de una manera continua en función del comportamiento de tiempo del valor real hasta que el valor real I de la variable de regulación permanece dentro de una banda de tolerancia Tb con respecto al valor teórico S. El regulador R comprende, además, una salida del regulador Y, que suministra una variable de regulación, por medio de la cual se activa el componente a regular, para conseguir un comportamiento deseado del valor real I.
Hay que indicar que los conceptos de entrada del regulador (E1, E2, E3) no están concebidos en sentido de limitación, en el sentido de que en un regulador de acuerdo con la invención debe estar presente una conexión física, a la que deben aplicarse las variables mencionadas.
El concepto de entrada del regulador debe comprender más bien todos los medios, a través de los cuales se puede alimentar el regulador PI con las variables mencionadas.
En el caso de una realización analógica del regulador PI, por ejemplo por medio de amplificadores de operaciones conectados, el concepto de entrada del regulador debe comprender todas las posibilidades de conexión del amplificador de operaciones por medio de componentes electrónicos, que realizan en su interconexión un valor determinado para al menos una de las variables Tn y Kp.
En el caso de una realización digital del regulador PI, por ejemplo en un ordenador digital, el concepto de entrada del regulador debe comprende todas las zonas de la memoria, en la que se escriben valores para los parámetros de regulación Tn y Kp y/o a partir de la que se leen estos valores.

Claims (8)

1. Procedimiento para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica por medio de un regulador PI, que comprende como parámetros de regulación un factor de amplificación (Kp) y un tiempo de reajuste (Tn), caracterizado por las siguientes etapas:
a)
se predetermina el tiempo de reajuste (Tn),
b)
se predetermina un valor inicial (Ko0) del factor de amplificación (Kp),
c)
se predetermina al menos un valor teórico (S) de una variable de regulación del componente, y
d)
durante el funcionamiento de la instalación técnica se determina de una manera continua el valor real (I) de la variable de regulación y se modifica el factor de amplificación (Kp) en función del comportamiento temporal del valor real (I), hasta que el valor real (I) de la variable de regulación permanece dentro de una banda de tolerancia (Tb) con respecto al valor teórico (S), siendo reducido el factor de amplificación (Kp), cuando el desarrollo temporal del valor real (I) presenta un tiempo de residencia (T11), durante el cual el valor real (I) adopta un valor por debajo de la banda de tolerancia, que es menor que un primer periodo de tiempo (T1) predeterminado.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo de reajuste (Tn) se determina a partir de constantes de tiempo de recorrido (K1, K2,..., K3), especialmente a partir de la suma de las constantes del tiempo de recorrido, del componente a regular.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la etapa d) solamente se reduce el factor de amplificación (Kp) cuando adicionalmente una primera velocidad de modificación (v1) del valor real (I) es mayor que una segunda velocidad de modificación (v2) del valor teórico (SO).
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa (d) se eleva el factor de amplificación (Kp), cuando el desarrollo temporal del valor real (I) presenta un tiempo de subida (T22), que comprende el periodo de tiempo desde el comienzo de una modificación del valor teórico (S) hasta la consecución de un valor momentáneo del valor teórico (I) dentro de la banda de tolerancia, que es mayor que un segundo periodo de tiempo (T2) predeterminado.
5. Regulador (R) para la regulación de al menos un componente de una instalación técnica, que está configurado como regulador PI y que comprende, como parámetros de regulación, un factor de amplificación (Kp) y un tiempo de reajuste (Tn), caracterizado por
-
una primera entrada de regulación (E1), por medio de la cual se puede impulsar el regulador (R) con un valor predeterminado para el tiempo de reajuste (Tn),
-
una segunda entrada de regulación (E2), por medio de la cual se puede impulsar el regulador (R) con el factor de amplificación (Kp),
-
una tercera entrada de regulación (E3), por medio de la cual se puede impulsar el regulador (R) con un valor teórico (S) de una variable de regulación del componente, y
-
una unidad de adaptación (A), a la que se alimenta durante el funcionamiento de la instalación técnica de una manera continua el valor real (I) de la variable de regulación (U) y por medio de la cual se puede modificar de una manera continua el factor de amplificación (Kp) en función del comportamiento de tiempo del valor real (I), hasta que el valor real (I) de la variable de regulación permanece dentro de a banda de tolerancia (Tb) con respecto al valor teórico (S), siendo reducido el factor de amplificación (Kp) por medio de unidad de adaptación (A), cuando el desarrollo temporal del valor real (I) presenta un tiempo de residencia (T11), durante el cual el valor real (I) adopta un valor por debajo de la banda de tolerancia, que es menor que un primer periodo de tiempo (T1) predeterminado.
6. Regulador de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el tiempo de reajuste (Tn) se determina a partir de constantes de tiempo de recorrido (K1, K2,..., K3), especialmente a partir de la suma de las constantes del tiempo de recorrido, del componente a regular.
7. Regulador de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque solamente se reduce el factor de amplificación (Kp) por medio de la unidad de adaptación (A) cuando adicionalmente una primera velocidad de modificación (v1) del valor real (I) es mayor que una segunda velocidad de modificación (v2) del valor teórico (S).
8. Regulador de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque se eleva el factor de amplificación (Kp) por medio de la unidad de adaptación (A), cuando el desarrollo temporal del valor real (I) presenta un tiempo de subida (T22), que comprende el periodo de tiempo desde el comienzo de una modificación del valor teórico (S) hasta la consecución de un valor momentáneo del valor teórico (I) dentro de la banda de tolerancia, que es mayor que un segundo periodo de tiempo (T2) predeterminado.
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