MX2008008507A - Sistemas y metodos para cosntrolar volumetricamente un aparato mezclador - Google Patents

Abstract

Se proporcionan sistemas y métodos para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un contenedor (10) de mezcla. En varias modalidades, el sistema puede comprender:un observador de relación volumétrica par estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del contenedor de mezcla;un regulador de flujo acoplado con el observador de relación volumétrica para recalcular dinámicamente una proporción de flujo de entrada controlada del material basándose en los resultados del observador de relación volumétrica;y un modulador de flujo acoplado con el regulador de flujo para ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material. En una modalidad, el contenedor de mezcla comprende un primer contenedor (10) de mezcla separado parcialmente de un segundo contenedor (12) de mezcla. En este caso, un observador de altura puede utilizarse para estimar una altura de los materiales totales en el segundo contendor de mezcla.

Description

SISTEMAS Y MÉTODOS PARA CONTROLAR VOLUMÉTRICAMENTE UN APARATO MEZCLADOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente al control de procesos, y más particularmente a sistemas y métodos para controlar volumétricamente un aparato mezclador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las siguientes solicitudes presentadas concurrentemente por medio de esto, no necesariamente se relacionan con la presente solicitud, pero se incorporan para referencia en la presente en su totalidad. "Métodos para Determinar una Relación Volumétrica de un Material con Materiales Totales en un Contenedor de Mezcla" (Solicitud Norteamericana No. 11/323,831, presentada el 30 de diciembre del 2005, Expediente del apoderado no. HES-12114U1) "Sistemas para Determinar una Relación Volumétrica de un Material con Materiales Totales en un Contenedor de Mezcla" (Solicitud Norteamericana No. 11/323,323, presentada el 30 de diciembre del 2005, Expediente del apoderado no. HES-12114U2) ; y Actualmente se están empleando sistemas de control para controlar procesos para mezclar juntos componentes múltiples en un contenedor de mezcla. Un ejemplo de tal proceso es mezclar juntos cemento seco y agua para formar una lechada de cemento para su utilización en cementación de pozos. La cementación de pozos es un proceso en el cual los pozos que penetran yacimientos subterráneos se forman en la tierra, permitiendo que recursos naturales tales como petróleo o gas se recuperen de esos yacimientos. En cementación de pozos, un sondeo se perfora mientras un fluido de perforación se hace circular a través del sondeo. La circulación del fluido de perforación entonces se termina, y una sarta de tubería, por ejemplo, tubería de revestimiento, se mete en el sondeo. Después, se realiza típicamente la cementación primaria mediante la cual una lechada de cemento en agua se coloca en la zona anular, la cual se coloca entre el exterior de la tubería y las paredes del sondeo. Dentro de la zona anular, la lechada de cemento se deja fraguar, es decir, endurecer en una masa sólida, para unir por consiguiente la sarta de tubería en las paredes del sondeo y sellar la zona anular. Operaciones de cementación secundarias subsiguientes, es decir, cualquier operación de cementación después de la operación de cementación primaria, también pueden realizarse. Un ejemplo de una operación de cementación secundaria es cementación por presión mediante la cual una lechada de cemento se fuerza bajo presión en áreas de integridad perdida en la zona anular para sellar esas áreas. Sistemas de control convencionales para tal proceso de mezclado de cemento con frecuencia intentan controlar la proporción de flujo de salida y la densidad de salida de la mezcla que sale del proceso de mezclado al controlar las posiciones de las válvulas de entrada en el sistema. En el ejemplo en el cual las válvulas de entrada son una válvula de agua de entrada y una válvula de cemento de entrada, una medición de densidad de lechada de salida y una medición de proporción de flujo de salida total se utilizan comúnmente para controlar el proceso. Un controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID) puede utilizarse para calcular la proporción de flujo de agua de entrada controlada basándose en la proporción de flujo de entrada controlada total y la densidad de lechada controlada. También puede utilizarse para calcular la proporción de flujo de agua de salida basándose en la proporción de flujo de salida medida total y la densidad de lechada medida. Además, un controlador PID puede utilizarse para calcular la proporción de flujo de cemento de entrada controlada basándose en la proporción de flujo de entrada total controlada y la densidad de lechada controlada. Además, puede utilizarse para calcular la proporción de flujo de cemento de salida basándose en la proporción de flujo de salida medida total y la densidad de lechada medida. Sin embargo, este tipo de sistema de control tiene una desventaja mayor en que la respuesta de los circuitos de control de agua y de cemento se retrasan. De este modo, un cambio en la proporción de flujo de agua normalmente no se observa y se corrige por el circuito de control de cemento durante cierto tiempo y viceversa. Como resultado, oscilaciones en la densidad y la proporción de flujo pueden experimentarse, especialmente durante fases de transición tales como perturbación de entrada o un cambio controlado. Otra desventaja de este sistema de control es que con frecuencia ningún densitómetro está disponible para medir la densidad de lechada de salida, o la densidad de lechada de salida está mal condicionada para utilizarse como una variable de control (es decir, el valor de la densidad de un componente que se mezcla es muy cercano al valor de la densidad del otro componente que se mezcla en un sistema de dos componentes) . El sistema físico que es controlado (por ejemplo, el proceso de mezclado) típicamente muestra cierto comportamiento no lineal. Utilizando un sistema de control Pl o uno PID para solucionar la falta de linealidad del sistema físico resulta en una migración de valores propios. De tal manera que, los valores propios, es decir, los parámetros que definen el sistema de control, son dependientes de las condiciones de operación tales como la proporción de flujo y de este modo experimentan cambios relativamente grandes en valor conforme cambian las operaciones de operación. Desgraciadamente, el sistema es un sistema acoplado ya que diferentes porciones del sistema dependen entre sí. De este modo, la sintonización fina del sistema de control típicamente es imposible de lograr debido a las diferentes respuestas de dominio de tiempo o de frecuencia de las diferentes porciones del sistema. Además de estas limitaciones, el proceso de mezclado con frecuencia experimenta perturbaciones que pueden conducir a imprecisiones en las medidas del proceso. Tales perturbaciones incluyen oscilaciones en la altura del fluido en el contenedor de mezcla, particularmente cuando el contenedor de mezcla está en movimiento tal como en un proceso de mezclado en una embarcación. Otra perturbación comúnmente encontrada en ese material, por ejemplo, el cemento seco, puede quedar atrapado en la tubería que se alimenta al contenedor de mezcla de modo que una cantidad importante de aire se requiere para obligar a entrar al material en el contenedor de mezcla. Como tal, el fluido en el contenedor de mezcla puede contener aire sin explicación . Por lo tanto, existe una necesidad de un sistema de control capaz de controlar la proporción de flujo de salida y la composición de un proceso de mezclado sin necesitar controlar o medir la densidad de salida del proceso. Además, es deseable reducir el retardo del sistema de control, permitiendo al proceso ser supervisado y controlado en tiempo real con más exactitud y precisión. También es deseable que el sistema de control sea capaz de explicar en forma más contundente las perturbaciones, la falta de linealidades, y el ruido que pueden presentarse en el proceso de mezclado.

Sistemas y Métodos para Controlar Volumétricamente un Aparato Mezclador Algunas enseñanzas y ventajas encontradas en la presente solicitud se resumen brevemente en lo siguiente.

Sin embargo, nótese que la presente solicitud puede describir múltiples modalidades, y no todas las declaraciones en esta sección necesariamente se relacionan con todas esas modalidades. Además, ninguna de estas declaraciones limitan las reivindicaciones en forma alguna. El volumen estimado de un material con materiales totales en un contenedor de mezcla puede determinarse utilizando un observador de relación volumétrica que comprende un circuito de realimentación. El observador de relación volumétrica proporciona ventajosamente estimaciones filtradas de retardo nulo de las relaciones volumétricas actuales dentro del contenedor de mezcla en una forma que explica las perturbaciones no deseadas en el sistema. Por medio del ejemplo, los materiales que se combinan en el contenedor de mezcla pueden ser cemento seco y agua, y la lechada formada en la misma puede bombearse hasta un sondeo durante un proceso de cementación de pozo. Conocer los volúmenes relativos dentro del contenedor de mezcla en cualquier momento y de este modo los volúmenes relativos del cemento y el agua que se bombea en el fondo de la perforación, puede ser muy útil. El observador de relación volumétrica también puede emplearse para estimar las relaciones volumétricas de los componentes en dos o más contenedores de mezcla en serie que se separan por vertederos o cualesquier otros dispositivos de canalización que permiten al fluido pasar desde un contenedor al siguiente. El observador de relación volumétrica puede utilizarse en forma deseable en un sistema de control de un proceso de mezclado donde la densidad de la mezcla de lechada no está disponible. También puede emplearse para controlar el proceso de mezclado incluso si las densidades de los materiales que se mezclan están cerca del mismo volumen de modo que un densitómetro no pueda diferenciar claramente entre las mismas. El observador de relación volumétrica permite que el proceso de mezclado sea controlado volumétricamente, proporcionando un control más estricto sobre los volúmenes relativos de los materiales en los contenedores de mezcla. Como resultado, el proceso puede optimizarse de modo que el costo general del proceso se reduce. Sistemas para controlar un proceso de mezclado pueden incluir múltiples observadores de relación volumétrica (también referidos como estimadores volumétricos) para estimar los volúmenes de los componentes respectivos en el producto mezclado y un bloque de realimentación para combinar por lo menos una medición física del producto mezclado con los estimadores para proporcionar un sistema de circuito cerrado. Es decir, los volúmenes estimados respectivos pueden mejorarse al alimentar una corrección basada en una o más medidas físicas del sistema en los observadores de relación volumétrica. Ejemplos de medidas físicas incluyen medidas de altura, densidad, peso total, y viscosidad del producto mezclado. Como se describe previamente, el sistema físico, es decir, el proceso de mezclado, puede afectarse por la falta de linealidades. En particular, la realimentación del sistema físico puede ser no lineal, volviéndola difícil de controlar. Para solucionar este problema, un sistema virtual puede ser simulado en tiempo real, donde el sistema virtual, es decir, el sistema "visto" por el sistema de control, representa las dinámicas físicas sin la realimentación del sistema físico no lineal. El sistema físico puede ser controlado con referencia a este sistema virtual al utilizar simplemente un controlador proporcional, que resulta en un comportamiento más estable de los valores propios que si el sistema físico fuera controlado por un controlador Pl o PID. Los resultados del circuito de control empleados para controlar el sistema virtual pueden utilizarse para controlar por lo menos un circuito de control de bajo nivel que controla las entradas de bajo nivel en el sistema físico. Las entradas de bajo nivel por ejemplo, pueden ser las posiciones de los valores a través de los cuales los componentes respectivos fluyen hacia el proceso de mezclado. En un primer proceso, entradas controladas de alto nivel (por ejemplo, la altura del fluido o la relación volumétrica de un componente con los componentes totales) puede convertirse en objetivos controlados intermedios (por ejemplo, la proporción de flujo de entrada total y la proporción de flujo de entrada de un componente) . En por lo menos un proceso adicional, estos objetivos controlados intermedios pueden ser convertidos en entradas de control de bajo nivel o ajustes descritos en lo anterior. En varias modalidades, un valor de perturbación se realimenta en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades. En más modalidades, el valor medido o deseado de la proporción de flujo total del producto mezclado puede realimentarse para desacoplar los efectos del flujo de salida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Ahora se hace referencia a las figuras anexas, en las cuales: La FIGURA 1 representa un aparato mezclador que comprende dos contenedores de mezcla separados por un vertedero . La FIGURA 2 es un diagrama de bloque definido de una modalidad de un sistema físico y un modulador de flujo que se utiliza para mezclar volumétricamente componentes en los contenedores de mezcla mostrados en la FIGURA 1. La FIGURA 3A es un diagrama de bloque definido de una modalidad de una porción de un observador de relación volumétrica para su utilización con un contenedor de mezcla sencillo. La FIGURA 3B es un diagrama de bloque definido de otra modalidad de una porción de un observador de relación volumétrica para su utilización con dos contenedores de mezcla . La FIGURA 4 es un diagrama de bloque definido de una modalidad de un sistema de control para controlar el aparato mezclador representado en la FIGURA 1. La FIGURA 5 es un diagrama de bloque definido de otra modalidad de un sistema de control para controlar el aparato mezclador representado en la FIGURA 1. La FIGURA 6 es un diagrama de bloque definido de aún otra modalidad de un sistema de control para controlar el aparato mezclador representado en la FIGURA 1. La FIGURA 7 es un diagrama de bloque definido de aún otra modalidad de una porción de un observador de relación volumétrica para su utilización con tres componentes de mezclado que utilizan un aparato mezclador de dos contenedores. La FIGURA 8 es un diagrama de bloque definido de aún otra modalidad de un observador de relación volumétrica para su utilización con tres componentes de mezclado que utilizan un aparato mezclador de dos contenedores. La FIGURA 9 muestra cómo un proceso para mezclar varios componentes en un aparato mezclador que comprende un contenedor sencillo o tanque puede ser controlado utilizando un esquema de control de mezclado de relación volumétrica. La FIGURA 10 muestra resultados obtenidos de los sistemas de acuerdo con las Figuras 2-9. La FIGURA 11 muestra aún otra modalidad, con una implementación diferente de las ideas de control volumétrico descritas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Modelo de Sistema Fisico El sistema físico considerado aquí es un aparato mezclador que comprende dos contenedores 10 y 12 de mezcla, por ejemplo, tanques, separados por un vertedero 14 como se muestra en la FIGURA 1. Se entiende que el vertedero 14 puede ser reemplazado por otras formas para canalizar fluido del contenedor 10 de mezcla al contenedor 12 de mezcla. El proceso de mezclado puede ser llevado a cabo a través de la acción de paletas 16 y 18 rotativas en contenedores 10 y 12 de mezcla respectivos. Dos diferentes materiales pueden agregarse separadamente al contenedor 10 de mezcla a través de las tuberías 20 y 24. Válvulas 22 y 26 pueden disponerse en tuberías 20 y 24 respectivas para controlar el flujo de los materiales en el contendor 10 de mezcla. Dentro del contenedor 10 de mezcla, los dos materiales se mezclan juntos utilizando la paleta 16 rotativa. La mezcla formada en el contenedor 10 de mezcla entonces puede hacerse fluir sobre el vertedero 14 en el contenedor 12 de mezcla donde el proceso de mezclado continúa en la segunda paleta 18 rotativa. La mezcla en el contenedor 12 de mezcla finalmente es bombeada del aparato mezclador a través de una tubería 28 de salida en la cual se dispone una bomba 30. El sistema mezclador representado en la FIGURA 1 puede residir en la tierra o en una plataforma petrolífera o en un buque. En la modalidad presentada en la FIGURA 1, el agua y el cemento seco son los materiales que se someten al proceso de mezclado. Se entiende que en otras modalidades, líquidos diferentes al agua y aditivos secos diferentes al cemento podrían someterse al proceso de mezclado. Proporciones de flujo volumétricas del agua y el cemento seco suministradas al contenedor 10 de mezcla se representan en la FIGURA 1 como V y Vs respectivamente. El aparato mezclador puede ser capaz de mezclar el cemento seco y el agua en una densidad deseada a una proporción de flujo volumétrica deseada como se requiera para su utilización en aplicaciones de cementación de pozo petrolífero. Parámetros adicionales mostrados en la FIGURA 1 incluyen la proporción de flujo de lechada volumétrica V12 sobre el vertedero del contenedor 10 de mezcla hasta el contenedor 12 de mezcla, la altura de la lechada hi en el contenedor 10 de mezcla, y la proporción de lechada de salida Vs del contenedor 12 de mezcla, y la altura de la lechada h2 en el contenedor 12 de mezcla. En varias modalidades del aparato mezclador, los valores aproximados de estos parámetros del sistema físico actual son como sigue: Vs aría de aproximadamente lbbl/min (barriles por minuto) a aproximadamente 15 bbl/min; (Vw/Vs) varía de aproximadamente 0.3 a aproximadamente 0.90; b.? es aproximadamente 1.219 metros (4 pies) como definido por la altura del vertedero; h2 es aproximadamente controlada en 1.067 metros (3.5 pies) ; h? ? es aproximadamente 832.79 litros (220 galones) ; y h2A2 es aproximadamente controlada en 662.44 litros (175 galones). En modalidades alternativas, el aparato mezclador puede ser diseñado para funcionar en una Vs de hasta 100 bbl/min. El sistema físico puede ser modelado matemáticamente utilizando ley de conservación de masa en un volumen de control, el cual se representa para el contenedor 10 de mezcla por la siguiente ecuación: /Jiz hj A! + p[2 hj A, (1) donde p^ es la densidad del agua, A es la densidad del cemento seco; pí2 es la densidad de la lechada que fluye sobre el vertedero, y Ai es el área en corte transversal del contenedor 10 de mezcla. El parámetro m representa la suma de todas las perturbaciones que explican las entradas desconocidas de la proporción de masa en el sistema, tal como la proporción de masa de entrada de aire. La derivación de la Ecuación 1 asume mezclado instantáneo de modo que cualquier cambio en las proporciones relativas de Vw y Vc se realiza instantáneamente en el valor resultante de la densidad de lechada en el contenedor 10 de mezcla. Con esta simplificación, p?2 ahora representa la densidad de todas las lechadas en el contendor 10 de mezcla en cualquier momento dado. La ecuación de conservación de masa para el contenedor 12 de mezcla se proporciona como sigue: 2V12 ~ vs = A h2A2 + ?5 n2A2 (2) donde ps es la densidad de la lechada de salida y A2 es el área en corte transversal del contenedor 12 de mezcla. La ecuación 2 también asume mezclado instantáneo de modo que Ps representa la densidad de toda la lechada en el contenedor 12 de mezcla en cualquier momento dado. El sistema físico también puede ser modelado matemáticamente por la conservación de volumen que asume que el agua y el cemento agregados al sistema son incompresibles. Este modelo se representa para el contenedor 10 de mezcla y el contenedor 12 de mezcla por las siguientes ecuaciones respectivas: V?2- Vs = h2A2 (4) El parámetro VD en la Ecuación 3 representa la "proporción de flujo de perturbación volumétrica", la cual en la presente se define como la suma de las proporciones de flujo de entradas, por ejemplo, el aire, en el proceso de mezclado diferente a los materiales primarios que se mezclan. El término vi-, el cual representa la proporción de flujo volumétrica sobre el vertedero, es una función no lineal de la forma del vertedero, la reología del fluido y la' altura del fluido en el contenedor 10 de mezcla. Si la forma del vertedero y la reología del fluido se asumen como constantes, t? es una función predominante de hi como se indica por la siguiente ecuación: V,2= F(h,). (5) Se entiende que las ecuaciones también podrían aplicarse en la presente a otras formas para canalizar la lechada desde un contenedor de mezcla al siguiente. De este modo, la Ecuación 5 también podria definir la proporción de flujo volumétrica a través de otras formas de dispositivos de canalización además de un vertedero. La FIGURA 2 representa el diagrama de bloque definido del dominio de frecuencia de Laplace del sistema 34 físico modelado por las Ecuaciones 1 a 5, las cuales se describirán en mayor detalle posteriormente. Se muestra que las entradas de agua y cemento seco en el sistema vienen desde las líneas 36 y 46 de suministro respectivas que alimentan una válvula 38 de agua física y la válvula 48 de cemento. Estas válvulas 38 y 48 son el punto de control de la densidad de lechada y la proporción de flujo de lechada a través del sistema. Las válvulas 38 y 48 también representan el límite entre el sistema físico y el proceso de control.

Modulador de Flujo Un procedimiento conocido como el Modulador 32 de Flujo también se muestra en la FIGURA 2 que incorpora las siguientes ecuaciones 6 a 13 al modular a partir de proporciones de flujo volumétricas controladas hacia el flujo volumétrico actual y las proporciones de masa a través de las válvulas 38 y 48 de agua y de cemento. Las posiciones de las válvulas 38 y 48 afectan directamente la proporción de agua y el cemento seco que se ingresa en el sistema. La proporción volumétrica de entrada resultante y la proporción de masa de entrada pueden representarse por las siguientes ecuaciones: Vin = Vw + Vc (6) niin = AnV¡„ = y?wVw + A c (7) donde ?n es la densidad instantánea combinada del agua de entrada y el cemento seco. Como puede observarse a partir de las Ecuaciones 6 y 7, las proporciones de entrada Vw y Vc se acoplan directamente con respecto a la proporción volumétrica y densidad de la lechada a través del sistema. Diseñar algoritmos de control separados para la válvula de agua y la válvula de cemento podría producir un sistema en el cual vw y Vc están compitiendo para controlar la densidad y la proporción de flujo simultáneamente, resultando en un comportamiento indeseable. Como tal, Vin y fíljn pueden seleccionarse como la variable de control desacoplada. A través de estas variables de control, la densidad y la proporción de flujo volumétrica puede ser controlada independientemente entre sí. La proporción volumétrica de entrada deseada V¡„ y la proporción de masa de entrada deseada I"¡n pueden modelarse por las siguientes ecuaciones: Vin=Vw +Vc (9) . * . * donde Vw y Vc representan las proporciones controladas deseadas del agua y el cemento seco para cada válvula, respectivamente. Los parámetros A» Y representan los valores estimados predeterminados de la densidad de agua y la densidad del cemento seco. Reacomodar las ecuaciones 7 y 8 de las proporciones controladas en las válvulas puede presentarse como sigue: Para poder verificar que Vjn y pijn se desacoplan realmente, la proporción de salida de cada válvula se adopta para aproximarse estrechamente a la proporción de entrada controlada en cada válvula como sigue: v v w (12) vc v (13) Combinar las Ecuaciones 6 a 13 resulta en el siguiente conjunto de ecuaciones: vin=vin (14) Las Ecuaciones 14 y 15 verifican que la proporción de entrada volumétrica sea completamente independiente de la proporción de entrada de masa. Adicionalmente, si A=PC y Pu en Pw, entonces la Ecuación 15 se reduce a: min = m¡n (16) y la proporción de entrada de masa se vuelve independiente de la proporción de flujo de entrada volumétrica. Si las estimaciones de densidad son incorrectas o la distribución de válvulas no se aproxima exactamente como se adopta en las Ecuaciones 12 y 13, estos "errores" pueden absorberse en los términos de perturbación modelada VD y I?ID • La densidad de la mezcla de lechada puede no estar disponible debido a la falta de un dispositivo de medición de densidad o a los valores de densidad del cemento seco y el agua que son muy similares (es decir, pw = pc) de modo que la densidad es una variable deficientemente condicionada para el buen control. Un sistema de mezclado en el cual la proporción de agua de entrada Vw en el primer contenedor de mezcla, la altura de fluido h2 en el segundo contenedor de mezcla y la proporción de lechada de salidaVs del segundo contenedor de mezcla están disponibles para la medición que puede ser controlada utilizando un procedimiento de control de mezclado de denominado relación volumétrica. Es decir, el proceso de mezclado puede ser controlado volumétricamente, y las variables de control seleccionadas pueden ser la proporción de flujo total general de la lechada a través del sistema y el porcentaje o relación de la lechada la cual es agua.

En una modalidad, en la cual la densidad ya no es la variable por la cual el agua y el cemento se proporcionan,/"»- puede establecerse igual y puede establecerse igual a ?( ="). Regresando nuevamente a la FIGURA 2, las entradas en el sistema 34 físico ahora se vuelven la proporción de entrada controlada general u, y la proporción de agua de entrada controlada w r en el primer contenedor de mezcla. Un Modulador 32 de Flujo se muestra que incorpora las Ecuaciones 6 y 13 al modular a partir de proporciones de flujo volumétricas controladas con el flujo volumétrico actual y las proporciones de masa a través del agua y las válvulas 38 y 40 de cemento. El Modulador 32 de Flujo puede enviar Vw directamente a la válvula 38 de agua mediante la señal 36. Además puede enviar la proporción de . * entrada controlada general ¡n mediante la señal 40 y la * proporción de agua de entrada controlada "w , mediante la señal 42 en un bloque 44 de adición donde VVr*w se resta de . * Vi,, para obtener la proporción de cemento de entrada controlada Vc la cual entonces puede enviarse a la válvula 48 de cemento mediante la señal 46. Las posiciones de las válvulas 38 y 48 pueden establecerse de acuerdo con estas proporciones de entrada controladas. La proporción de flujo de agua resultante Vw , que sale de la válvula 38 de agua y la proporción de flujo Vc , de cemento resultante que sale de la válvula 48 de cemento pueden medirse. La proporción de flujo de masa de entrada total ?Qjn en e? proceso de mezclado es el resultado de la suma (bloque 60 de adición) de la proporción de flujo de masa de agua Vw (señal 50) multiplicada por f , (elemento 52 de ganancia) y la proporción de flujo de masa de cemento Vj2, (señal 56) multiplicada por pc (elemento 58 de ganancia) como se describe en la Ecuación 7. » Después, piín puede enviarse a otro bloque 67 de » adición al cual la proporción de flujo IHD de perturbación de masa, la proporción de flujo de masa total fuera del primer contenedor de mezcla, y la proporción de flujo de masa total dentro del primer contenedor de mezcla también pueden enviarse. En el bloque 67 de adición, la proporción de flujo de masa total fuera del primer contenedor de mezcla y la proporción de flujo de masa total dentro del primer contenedor de mezcla pueden restarse de la suma de IDin y IB D para obtener la proporción de masa total de cambio en el primer contenedor de mezcla. La proporción de masa total de cambio entonces puede enviarse mediante la señal 72 a un controlador Integral que comprende el elemento 74 de ganancia para multiplicar la proporción de masa total de cambio por l/hjAi para obtener la proporción de densidad total de cambio en el primer contenedor de mezcla. El controlador Integral también comprende un elemento 76 integral para multiplicar la proporción de densidad total de cambio por sí misma, la cual es la representación de integración de la transformación de laplace, para determinar la densidad de la mezcla que fluye sobre el vertedero, ?12. El controlador Integral puede entonces realimentarse pí2 al bloque 67 de adición mediante las señales 78 y 82. En dirección hacia el bloque 67 de adición, la señal 78 puede pasar a través del elemento 80 de ganancia donde se multiplica por hiAi para obtener la proporción de flujo de masa total en el primer contenedor de mezcla. También, la señal 80 puede pasar a través del elemento 84 de ganancia donde se multiplica por Vj para obtener la proporción de flujo de masa total fuera del primer contenedor de mezcla, es decir, sobre el vertedero. De esta manera, el controlador Integral puede recalcularse dinámicamente . Después de que se envía al elemento 76 integral, la señal 72 además puede enviarse al elemento 86 de ganancia donde se multiplica por la proporción de flujo volumétrica de salida total del primer contenedor de mezcla V) Para obtener la proporción de flujo de masa total IXI12 antes de que se envíe a otro bloque 90 de adición. En el bloque 90 de adición, la proporción de flujo de masa total en el segundo contenedor de mezcla, indicada por la señal 96, y la proporción de flujo de masa total fuera del segundo contenedor de mezcla (un valor medido), indicada por la señal 88, puede restarse del HI12 para obtener la proporción de masa total de cambio en el segundo contenedor de mezcla. La proporción de masa total de cambio entonces puede enviarse mediante la señal 90 hasta un controlador Integral que comprende el elemento 92 de ganancia para multiplicar la proporción de masa total de cambio por l/h2A2 para obtener la proporción de densidad total de cambio en el primer contenedor de mezcla. El controlador Integral también comprende un elemento 94 integral para determinar la densidad de la lechada que fluye fuera del segundo contenedor de mezcla, ps . El controlador Integral entonces puede realimentarse ps al bloque 90 de adición mediante la señal 96. En dirección hacia el bloque 67 de adición, la señal 96 puede pasar a través del elemento 98 de ganancia donde se multiplica por h2A2 para obtener la proporción de flujo de masa total en el segundo contenedor de mezcla. De esta manera, el controlador Integrar puede recalcularse dinámicamente ps . Como además se muestra en la FIGURA 2, la proporción de flujo de cemento Vc , que sale de la válvula 48 de cemento y la proporción de flujo de agua Vw que sale de la válvula 38 de agua pueden enviarse mediante las señales 54 y 62, respectivamente hacia un bloque 64 de adición para obtener la proporción de flujo de entrada volumétrica total "V. Entonces, V¡„ y una proporción de flujo de perturbación volumétrica total D puede enviarse al bloque 100 de adición mediante las señales 65 y 102, respectivamente. La proporción de flujo volumétrico dentro del primer contenedor de mezcla también puede realimentarse hacia el bloque 100 de adición donde se resta de la suma de V"m Y VD para obtener la proporción volumétrica total de cambio en el primer contenedor de mezcla. La proporción de masa volumétrica de cambio entonces puede enviarse mediante la señal 104 hacia un controlador Integral que comprende el elemento 106 de ganancia para multiplicar la proporción volumétrica total de cambio por 1 ? para obtener la proporción de altura total de cambio en el primer contenedor de mezcla. El controlador Integral también comprende un elemento 108 integral para determinar la altura de la mezcla en el segundo contenedor de mezcla, hx . El controlador Integral entonces puede realimentarse hi hacia el comparador 100 mediante la señal 110. En dirección al comparador 100, la señal 110 puede pasar a través del elemento 112 de ganancia donde se multiplica por F(h?) para obtener la proporción de flujo volumétrica total fuera del primer contenedor de mezcla Vw . De esta manera, el controlador Integral puede calcularse dinámicamente hi. Adicionalmente, la señal 104 puede enviarse a un elemento 114 de ganancia para multiplicar hi por F(h?) para determinar vu antes de que se envíe a incluso otro bloque 115 de adición. La proporción de flujo total de la lechada que sale del segundo contenedor de mezcla, s , también se envía mediante las señales 116 hacia el bloque 115 de adición donde se resta de V,2 para obtener la proporción volumétrica total de cambio en el segundo contenedor de mezcla. El resultado del bloque 115 de adición además envía los elementos 120 y 122 de ganancia para multiplicar la proporción volumétrica total de cambio por 1/A2 y 1/s, respectivamente para determinar por consiguiente la altura de la lechada en el segundo contenedor de mezcla, h2.

Observador de Relación Volumétrica La relación volumétrica de un material con respecto a los materiales totales en uno de los contenedores de mezcla puede determinarse utilizando un Observador de Relación Volumétrica. Este observador se basa en las mismas dinámicas físicas escritas en lo anterior y pueden derivarse en una forma que no incluya parámetros de densidad. Es decir, un solo contenedor de mezcla con N número de componentes que se mezclan conjuntamente en el mismo pueden modelarse utilizando la ley de conservación de masa por la siguiente ecuación: A(Vin)? + ( "in)2 +'-.. + /to( in) - Aui out + rito = Aut -r + ? (17) donde p es la densidad del Navo componente que se mezcla, (V¡,I)N es la proporción de flujo volumétrica en la cual el Nav0 componente se está agregando al contenedor de mezcla, pout es la densidad de la mezcla que fluye fuera del contenedor de mezcla, Vou? es la proporción de flujo de salida de la mezcla del contenedor de mezcla, y Vt es el volumen de la mezcla que actualmente está en el contenedor de mezcla. El parámetro m representa la suma de todas las perturbaciones que explican las entradas de proporción de masa desconocidas en el sistema y se proporciona como sigue: donde(Vr>)N representa la perturbación de proporción de flujo volumétrica desconocida del Navo componente. La perturbación de proporción de flujo volumétrica total VD se proporciona como la suma de todas las perturbaciones de componente como sigue: VD = (VD)I + (VD)2+... + (VD)N (19) Utilizando el mezclado instantáneo como se describe en lo anterior, la densidad pout puede representarse por la siguiente ecuación: n ÍA(Vt)? + A(Vt)?. + ... + PH(VT)N) (2Q PM (VT), + (VT)2+... + (VT)N J ¿?) donde (VT)N representa el volumen del Navo componente actualmente en el contenedor de mezcla. El volumen total de la mezcla en el contenedor de mezcla puede representarse por la siguiente ecuación: VT=(VT)1+(VT)2+... + (VT)N (21) Eliminar pout de las Ecuaciones 17 a 21 y agrupar los términos con coeficientes de densidad comunes, las ecuaciones volumétricas resultantes que describen el flujo de componente separado a través del contenedor de mezcla se proporcionan como sigue: Aquí, la relación volumétrica del Navo componente con respecto al volumen general de la muestra se da como sigue : (23) (R , -r0^ T ) donde la notación (ROUPN incorpora la suposición de mezcla instantánea, que indica no sólo la relación volumétrica del Navo componente con los materiales totales en el contenedor de mezcla sino también la relación de proporción de flujo volumétrica del Navo componente con la proporción de flujo de salida total Vou, . ¿1 combinar las Ecuaciones 21 y 23, proporciona la relación entre las relaciones volumétricas del componente como sigue: (Rout)l+(Rout)2+- • . + (Rout)N =1 (24) Los diagramas de bloque definidos de los componentes primarios de los Observadores de Relación Volumétrica (VRO) para un solo contenedor de mezcla y para dos contenedores de mezcla se muestran en la FIGURA 3A y la FIGURA 3B, respectivamente. Utilizando la misma notación de lo anterior, el símbolo ( ) indica que se ha estimado un parámetro. Las entradas controladas o de punto establecido para los VRO representan las proporciones controladas en el sistema físico actual y se indican por el símbolo (*) . El VRO puede implementarse utilizando varias disposiciones de circuitos cerrados, como se detallará posteriormente en modalidades particulares del procedimiento de Control de Mezcla Volumétrica. El VRO puede servir para desacoplar los efectos de las perturbaciones en el sistema. Como se muestra en la FIGURA 3A, el VRO para el Navo componente que se alimenta a un contenedor sencillo de mezcla puede incluir un bloque 55 de adición para restar una proporción de flujo de salida estimada del Navo componente (VOUG)N de la suma de una proporción de flujo de ? perturbación volumétrica del Navo componente, (VD)N y una proporción de flujo de entrada controlada del Navo componente (V¡„)N . El (Vour)N puede alimentarse al bloque 55 de ? adición mediante la señal 65, V?)N puede alimentarse en el bloque 55 de adición mediante la señal 51, y el (V"Í?)N puede alimentarse al bloque 55 de adición mediante la señal 53. El resultado del bloque 55 de adición, como se indica por la señal 57, puede representar una proporción volumétrica estimada de cambio del Navo componente en el contenedor de mezcla. La proporción volumétrica estimada de cambio del Nav0 componente puede alimentarse en un control Integral que comprende un elemento 59 integral para calcular el volumen estimado del Navo componente en el contenedor de mezcla. El controlador Integral también puede incluir un elemento 61 de ganancia para multiplicar el volumen estimado del Navo componente del contendor de mezcla por 1/ (el volumen estimado de los materiales totales en el contenedor de mezcla) para obtener la relación de salida estimada del Nav0 componente con los materiales totales en el contenedor de mezcla, (R-OUON . Además puede incluir el elemento 63 de ganancia para multiplicar (KOU1)N mediante la proporción de flujo de salida estimada total del contenedor de mezcla, para estimar la proporción de flujo de salida del Nav0 componente (vout) , el cual puede realimentarse negativamente al bloque 55 de adición. De este modo, el controlador Integral recalcula dinámicamente ( 0ut)N . Como se ilustra en la FIGURA 3B, el Observador de Relación Volumétrica puede extenderse para cubrir dos contenedores de mezcla. En esta modalidad, el término ? P?2)N es la proporción de flujo estimada del Navo componente fuera del primer contenedor de mezcla y dentro del segundo contenedor de mezcla. La proporción de flujo estimada total entre los dos contenedores de mezcla, es decir, sobre el vertedero, pueden representarse por: " I2=(VI2)1+(V12)2+... + (V]2)N (25) Los volúmenes de la mezcla en el primer contenedor de mezcla y el segundo contenedor de mezcla se proporc ::?onan po >rr vV.iyy fv2 respectivamente. La porción del diagrama de bloque estimado representado en la FIGURA 3B ? que recalcula dinámicamente ^ ?a,N utilizando un primer controlador Integral es el mismo que el diagrama de bloque definido mostrado en la FIGURA 3A con la excepción de que el elemento 61 de ganancia se multiplica por 1/ ? y ei ? elemento 63 de ganancia se multiplica por 12 . El ? CV"?)N calculado por el primer controlador Integral pueden enviarse a un bloque 67 de adición mediante la señal 79 donde un valor estimado de la proporción de flujo de salida (V0IK)N del segundo contenedor de mezcla se resta de C ?/N para obtener la proporción volumétrica de cambio en el segundo contenedor de mezcla. Esta proporción volumétrica de cambio entonces se envía a un segundo controlador integral mediante la señal 69. El segundo controlador Integral comprende un elemento 71 integral para determinar el volumen total del Navo componente en el segundo contenedor de mezcla, \V2;N . También contempla el elemento 73 de ganancia para multiplicar ( 2)N por I/V2 para determinar (ROUI)N y el elemento 75 de ganancia para multiplicar (KOUI)N por VouC , determinando por consiguiente la proporción de flujo de salida estimada del Navo componente del segundo contenedor de mezcla \v°ut/N _ Ej_ (V0UrN puede entonces realimentarse negativamente al bloque 67 de adición mediante la señal 77 de modo que pueda recalcularse dinámicamente. Se entiende que VRO no se limita a uno o más contenedores de mezcla pero puede utilizarse para cualquier número de contenedores de mezcla por la adición de un controlador Integral para cada contenedor de mezcla adicional. Además, elementos de control similares a aquellos mostrados en las FIGURAS 3A y 3B pueden implementarse para cualquier componente que se ha mezclado en uno o más contenedores de mezcla. Esto no se limita al número de componentes que pueden mezclarse juntos utilizando el sistema de control descrito en la presente.

Esquema de Control de Mezcla de Cemento La FIGURA 4 ilustra una modalidad de un esquema de control de mezclado de relación volumétrica mencionado previamente. El proceso que se controla comprende mezclar cemento y agua juntos en un aparato mezclador que contiene dos contenedores de mezcla separados por un vertedero como se muestra en la FIGURA 1. La FIGURA 4 representa un sistema 130 de control que incluye dos Observadores 132 y 134 de Altura, un Controlador 136 de Realimentación Definida, un Regulador 138 de Flujo, y un Observador 140 de Relación Volumétrica. El Modulador 32 de Flujo y el diagrama de bloque definido del sistema 34 físico que se representan en la FIGURA 2 también se muestran en la FIGURA . Una descripción detallada de estas partes del esquema de control puede encontrase en la discusión previa de la FIGURA 2. El primer Observador 132 de Altura representado en la FIGURA 4 toma como entrada la altura medida h2 del fluido en el segundo contenedor de mezcla, la proporción de flujo de salida medida de la lechada vs ue sale del segundo contenedor de mezcla, y la proporción de flujo de entrada volumétrica controlada general V¡n . Este observador 132 de Altura entonces estima la altura de fluido en el segundo contenedor de mezcla, la cual se utiliza como realimentación en el Controlador 136 de Realimentación Definida. Además se estima la proporción del flujo de ? perturbación volumétrica general VD la cual se utiliza para el desacoplamiento de entrada de perturbación en el Regulador 138 de Flujo. El segundo Observador 134 de Altura representado en la FIGURA 4, también conocido como el Observador de Flujo del Vertedero, toma como entrada h2 y Vs .Con sólo estas dos entradas, el Observador 134 de ? Altura estima la proporción de flujo del fluido 12 que fluye sobre el vertedero desde el primer contenedor de mezcla hasta el segundo contenedor de mezcla. Describiendo el Observador 132 de Altura en mayor detalle, h2 puede alimentarse desde el sistema 34 físico hasta un bloque 146 de adición mediante la señal 142. La ? altura estimada del fluido h2 en el segundo contenedor de mezcla también puede enviarse mediante la señal 144 al bloque 146 de adición donde se resta de h2 para determinar una estimación de un error de altura para el segundo contenedor de mezcla. Esta estimación de error de altura puede entonces alimentarse mediante la señal 148 a un controlador 152 Integral-Proporcional que comprende un elemento 154 integral, un elemento 156 de ganancia integral para multiplicarlo por una constante Ni0?, y un elemento 150 de ganancia proporcional para multiplicarlo por una constante N0?. Las ganancias Pl pueden establecerse para remover el ruido y oscilaciones del segundo contenedor de mezcla de la estimación de altura. El resultado del elemento 156 de ganancia integral y del elemento 150 de ganancia proporcional entonces puede sumarse en un bloque 158 de adición para estimar la proporción de flujo de ? perturbación volumétrica total VQ . El rj puede enviarse mediante la señal 160 a otro bloque 166 de adición. Además, ambos V¡- y Vs cuando se miden, puede alimentarse un sensor al bloque 166 de adición mediante las señales 162 y 164, respectivamente. En el bloque 166 de adición, el s puede restarse de la suma de Via y V para obtener la proporción volumétrica de cambio en el segundo contenedor de mezcla. El resultado del bloque 166 de adición puede enviarse a un controlador integral que comprende el elemento 170 de ganancia donde se multiplica por l/(el área en corte transversal estimada en el segundo contenedor de mezcla) para convertir la proporción volumétrica de cambio en la proporción de cambio de altura en el segundo contenedor de mezcla. Esta proporción de cambio de altura puede enviarse a un elemento 172 integral para calcular «2 . El Observador 132 de Altura puede continuar recalculando dinámicamente h2 de esta manera. Como se muestra en la FIGURA 4, el Observador 134 de Flujo de Vertedero puede ser muy similar al Observador 132 de Altura. Es decir, también puede incluir un bloque 178 de adición al cual h2 se alimenta mediante la señal 142 ? y h2 se alimenta negativamente mediante la señal 176. El resultado del bloque 178 de adición, es decir, una estimación de un error de altura para el segundo contenedor de mezcla, puede entonces alimentase mediante la señal 148, a un controlador 184 Integral-Proporcional que comprende un elemento 186 integral, un elemento 188 de ganancia integral para multiplicarlo por una constante Nlo2, y un elemento 182 de ganancia proporcional para multiplicarlo por una constante No2- El resultado del elemento 188 de ganancia integral y del elemento 182 de ganancia proporcional puede entonces sumarse en un blogue 190 de adición para estimar la proporción de flujo de salida total 12 del primer contenedor de mezcla. El v12 entonces puede enviarse mediante la señal 192 a otro bloque 194 de adición al cual Vs también puede enviarse mediante la señal 195. En el bloque 166 de adición, el Vs puede restarse del v12 para obtener la proporción volumétrica de cambio en el segundo contenedor de mezcla. El resultado del bloque 194 de adición puede enviarse a un controlador Integral que comprende un elemento 198 de ganancia donde se multiplica por l/(el área en corte transversal estimada del segundo contenedor de mezcla) para convertir la proporción volumétrica de cambio en la proporción de cambio de altura en el segundo contenedor de mezcla. Esta proporción de cambio de altura puede enviarse a un elemento 200 integral ? para calcular "2 . El Observador 134 de Altura puede continuar recalculando dinámicamente n2 de esta manera. La información adicional relacionada con los observadores de altura puede encontrarse en la Solicitud de Patente Norteamericana No. de Serie 11/029,072, titulada "Métodos y Sistemas para Estimar una Altura Nominal o Cantidad de un Fluido en un Tanque Mezclador Mientras se Reduce Ruido", presentada el 4 de enero del 2005, la cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad. Para poder mantener suficiente fluido en el sistema físico para suministrar una proporción de flujo de salida deseada de la lechada V6 desde el segundo contenedor de mezcla, un Controlador 136 de Realimentación Definida puede implementarse donde °2 es la realimentación definida.

En particular, el n2 determinado por el Observador 132 de Altura puede enviarse mediante la señal 204 a un bloque 206 de adición donde se resta de la altura controlada del fluido 2 en el segundo contenedor de mezcla, indicado por la señal 202, para estimar el error de altura para el segundo contenedor de mezcla. El resultado del bloque 206 de adición puede enviarse a un elemento 210 de ganancia proporcional mediante la señal 216 donde se multiplica por la constante Np antes de que se sume con Vs en el bloque 214 de adición. De esta manera, el Controlador 136 de Realimentación Definida calcula una proporción de flujo de salida controlada 12 de los materiales totales del primer contenedor de mezcla. Esta proporción de flujo de salida deseada entonces se envía a través del Regulador 138 de Flujo y el Modulador 32 de Flujo para ajustar las válvulas de agua y de cemento cuando se necesite. Esta implementación de Observador 132 de Altura y Observador 134 de Flujo de Vertedero con realimentación completa definida permite al sistema 130 de control ser mejorado completamente. Estos observadores de altura no sólo proporcionan estimaciones filtradas de retardo nulo de las señales actuales sino también proporcionan estimación de perturbación. La proporción de flujo de salida estimada v 12 del primer contenedor de mezcla determinado por el Observador 134 de Flujo de Vertedero puede realimentarse a una porción superior del Regulador 138 de Flujo para "anular" o desacoplar la realimentación definida negativa que se presenta naturalmente en el sistema físico. La proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada ? j2 determinada por el Observador 132 de Altura resulta del aire de entrada y errores entre las proporciones volumétricas controladas y las proporciones volumétricas actuales a través de las válvulas. Esta estimación de proporción de flujo de perturbación volumétrica puede realimentarse negativamente al Regulador 138 de Flujo para desacoplar el efecto de perturbación en el sistema, volviendo por consiguiente al sistema de control invariante para las perturbaciones de proporción de flujo volumétrica inmensurables . Describiendo el Regulador 138 de Flujo en mayor ? detalle, V]2 puede realimentarse al bloque 220 de adición donde se resta de ?2 el cual se alimenta al bloque 220 de adición mediante la señal 216. El resultado del bloque 220 de adición puede enviarse a un elemento 224 de ganancia proporcional donde puede multiplicarse por una constante Kv antes de enviarse a otro bloque 230 de adición. El vD puede realimentarse al bloque 230 de adición mediante la señal 226, y v12 también puede realimentarse al bloque 230 de adición mediante la señal 228 de modo que VD se resta de la suma del resultado del elemento 224 de ganancia y ví2 . El resultado del bloque 230 de adición es la proporción de flujo de entrada controlada total Vl0 en el proceso de mezclado, el cual puede alimentarse a un Modulador 32 de Flujo mediante la señal 232. Como se describe previamente, el Modulador 32 de Flujo puede modular desde la proporción . * de flujo controlada i„ hasta la proporción de flujo de entrada actual Vin . El Observador 140 de Relación Volumétrica mostrado en la FIGURA 4 puede implementarse para estimar la relación del agua con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla de acuerdo con la siguiente ecuación: Las entradas en el Observador 140 de Relación Volumétrica pueden incluir la proporción de agua de entrada * controlada w y ]_a proporción de agua de entrada medida Vw así como la estimación del circuito cerrado de la perturbación volumétrica D del Observador 132 de Altura.

Las proporciones de agua de entrada medidas y controladas pueden utilizarse para estimar la proporción de flujo de perturbación de entrada (* W en la distribución de agua.

Esta perturbación puede utilizarse para el desacoplamiento de entrada de perturbación dentro del Regulador 138 de Flujo y para determinar la proporción de flujo de perturbación de entrada en la distribución de cemento dentro del Observador 140 de Relación Volumétrica. En la modalidad del Observador 140 de Relación Volumétrica mostrado en la FIGURA 4, un comparador 240 se emplea para determinar la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del agua ( »D)W al comparar Viva'* los cuales alimentan al comparador 240 mediante las señales 236 y 238, respectivamente. El'vD entonces puede alimentarse a un bloque 266 de adición al cual vw también se alimenta mediante la señal 262. Además, una proporción de flujo de salida estimada del agua (V?2)w desde el primer contenedor de mezcla puede alimentarse negativamente al bloque 266 de adición. En el bloque 266 de adición, el (V12)w puede restarse de la suma de ( DJ Y '* para determinar una proporción volumétrica estimada de cambio del agua en el primer contenedor de mezcla. El resultado del bloque 266 de adición puede alimentarse mediante la señal 268 a un controlador Integral que comprende un elemento 270 integral y un elemento 272 de ganancia para multiplicarlo por 1v, , determinando por consiguiente la relación volumétrica estimada ? \ del agua con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla. El Controlador Integral además comprende otro elemento 274 de ganancia para multiplicar (Ri-)w por la proporción de flujo de salida estimada total V del primer contenedor de mezcla para estimar la proporción de flujo de salida del agua (V12)w del primer contenedor de mezcla. Esta proporción de flujo de salida estimada del agua (V12)w puede entonces realimentarse al bloque 266 de adición mediante la señal 264. El controlador Integral continúa recalculando dinámicamente la proporción estimada (V?2) de esta manera. El Observador 140 de Relación Volumétrica también puede determinar la proporción de flujo de perturbación ? volumétrica del cemento VD). a través del uso de otro bloque 244 de adición para restar la proporción de flujo de perturbación volumétrica del agua A( D)W de la proporción de flujo de perturbación volumétrica de entrada total ? D determinada por el Observador 132 de Altura. El ( D)W puede alimentarse a partir del resultado del comparador 240 al bloque 244 de adición mediante la señal ? 242, y el " D puede alimentarse al bloque 234 de adición mediante la señal 234. La proporción de flujo de perturbación volumétrica del cemento (VD). puede entonces enviarse a incluso otro bloque 252 de adición mediante la señal 246. Además, una proporción de flujo de cemento de entrada controlada Vc y una proporción de flujo de salida estimada del cemento (V12). del primer contenedor de mezcla puede alimentarse al bloque 252 de adición mediante las señales 248 y 250, respectivamente. En el bloque 252 de adición, el (v12)c puede restarse de la suma de ™*»* Y ", para determinar una proporción volumétrica estimada de cambio del cemento en el primer contenedor de mezcla. El resultado del bloque 252 de adición puede alimentarse mediante la señal 254 a un controlador Integral que comprende un elemento 256 integral, un elemento 258 de ganancia para multiplicarlo por 1 t y otro elemento 260 de ganancia para multiplicarlo por la proporción de flujo de salida estimada total V12 del primer contenedor de mezcla. Como resultado, la proporción volumétrica estimada de cambio del cemento en el primer contenedor de mezcla puede convertirse en la proporción de flujo de salida estimada del cemento (Vi2)c del primer contenedor de mezcla. Esta proporción de flujo de salida estimada del cemento(VJ2)c puede entonces realimentarse al bloque 252 de adición mediante la señal 250. El controlador Integral continúa recalculando dinámicamente la proporción estimada CVi-)c de esta manera. La relación de agua estimada (Ri2)w en el primer contenedor de mezcla puede realimentarse y compararse con la relación de agua deseada (Riz)* en un controlador proporcional dentro de una porción inferior del Regulador 138 de Flujo. Es decir, el (R?2)w puede alimentarse mediante la señal 278 del Observador 140 de Relación Volumétrica a un comparador 279 del Regulador de Flujo. Además, el O w puede alimentarse mediante la señal 276 al comparador 179. El resultado del comparador 279 entonces puede alimentarse mediante la señal 280 a un elemento 282 de ganancia proporcional para multiplicarlo por Km antes de que se envíe a un bloque 288 de adición al Regulador 138 de Flujo. La proporción de flujo de salida estimada del agua (v?-)w que sale del primer contenedor de mezcla también puede realimentarse al Regulador de Flujo para propósitos de desacoplamiento. Es decir, el 0-» puede alimentarse mediante la señal 286 al bloque 288 de adición. Además, la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del agua ( >)* puede alimentarse a un bloque 288 de adición. En el bloque 288 de adición, 0>)w puede restarse de la suma del resultado del elemento 282 de ganancia y (vu)w f calculando por consiguiente la proporción de flujo de entrada controlada del agua " w. El V puede alimentarse al Modulador 32 de Flujo mediante la señal 290. Como se describe previamente, el Modulador 32 de Flujo puede modularse de la proporción de flujo volumétrica de entrada controlada total V|„ y j_a proporción de flujo volumétrica de entra controlada del agua V hasta la proporción de flujo de masa de entrada total actual m'n . (Véase Figura 2) . La implementación anterior del Observador 140 de Relación Volumétrica con realimentación definida permite al sistema 130 de control mejorarse completamente. El VRO típicamente proporciona estimaciones filtradas de retardo nulo de señales actuales. La FIGURA 5 ilustra otra modalidad del esquema de control de mezclado de relación volumétrica en el cual el proceso que es controlado comprende mezclar cemento y agua conjuntamente en un aparato mezclador que contiene dos contendores de mezcla separados por un vertedero como se muestra en la FIGURA 1. La FIGURA 5 representa un sistema 291 de control que es el mismo que el sistema 130 de control de la FIGURA 4 excepto por algunos cambios en el Observador de Relación Volumétrica, el Controlador de Realimentación Definida, y el Regulador de Flujo. En particular, esta modalidad se extiende al VRO en la FIGURA 4 desde una implementación de un contenedor a una implementación de dos contenedores para estimar la relación del agua con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla en lugar del primer contenedor de mezcla. Esta modalidad también proporciona control de relación de agua dentro del Controlador de Realimentación Definida. Las diferencias de la FIGURA 5 se describen en mayor detalle en lo siguiente, comenzando con el Controlador 141 de Relación Volumétrica. En particular, la proporción de flujo de salida estimada del agua (v12)w desde el primer contenedor de mezcla además puede pasarse a otro bloque 292 de adición. En el bloque 292 de adición, una proporción de flujo de salida estimada del agua (Vs)w desde el segundo contenedor de mezcla puede restarse de (V^» para determinar la proporción volumétrica de cambio en el segundo contenedor de mezcla. El resultado del bloque 292 de adición entonces puede enviarse mediante la señal 294 a un controlador Integral que comprende un elemento 296 integral y un elemento 298 de ganancia para multiplicarlo por 1 2 para determinar la relación volumétrica estimada del agua con los materiales totales w en el segundo contenedor de mezcla. El controlador integral además puede incluir un elemento 300 de ganancia para multiplicar Rw por la proporción de flujo de salida total Vs del segundo contenedor de mezcla, el cual puede medirse, para determinar la proporción de flujo de salida total estimada (vs)w del agua. El Cv»)w puede realimentarse en el bloque 292 de adición mediante la señal 302, que permite recalcularse dinámicamente .

Otra diferencia entre el Observador 141 de Relación Volumétrica y el Observador 140 de Relación Volumétrica es que la proporción de flujo de salida estimada del cemento V X del segundo contenedor de mezcla además puede pasarse a otro bloque 303 de adición. En el bloque 303 de adición, una proporción de flujo de salida estimada del cemento (*s)c del segundo contenedor de mezcla puede restarse de (V?2)c para determinar la proporción volumétrica de cambio en el segundo contendor de mezcla. El resultado del bloque 303 de adición entonces puede enviarse mediante la señal 304 a un controlador Integral que comprende un elemento 306 integral y un elemento 308 de ganancia para multiplicarlo por IV2 para determinar la relación volumétrica estimada del cemento con los materiales totales Rc , en el segundo contenedor de mezcla. El controlador Integral además puede incluir un elemento 310 de ganancia para multiplicar -Rc por la proporción de flujo de salida total Vs del segundo contenedor de mezcla, el cual puede medirse, para determinar la proporción de ? flujo de salida total estimada (Vs)c del cemento. Además, el (vs)c puede realimentarse al bloque 303 de adición mediante la señal 312, que le permite recalcularse dinámicamente.

En esta modalidad, el Controlador 137 de Realimentación Definido puede ser diferente ya que puede acoplarse en control proporcional de la relación volumétrica del agua con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, que comprende la relación de agua deseada w con la relación de agua estimada w determinada por el Observador 141 de Relación Volumétrica. El é ****--ww ppuuede calcularse utilizando la siguiente ecuación : Describiendo el Controlador 137 de Realimentación ? * * Definida en mayor detalle, el *- y el -K-w pueden alimentarse al comparador 318 mediante las señales 314 y 316, respectivamente. El resultado del comparador 318 puede alimentarse a un elemento 322 de ganancia proporcional al multiplicarlo por una constante Kp y un elemento 324 de ganancia para multiplicarlo por la proporción de flujo de salida total deseada V12| del primer contenedor de mezcla antes de que se envíe positivamente a un bloque 330 de * adición. El •* * también puede pasar a través de un elemento 328 de ganancia para multiplicarlo por la proporción de flujo de salida deseada total de la lechada *s gue sale del segundo contenedor de mezcla para determinar la proporción de flujo de salida deseada del agua que sale del segundo contenedor. Esta proporción de flujo de salida deseada del agua puede realimentarse positivamente al bloque 330 de adición mediante la señal 326 para desacoplar el efecto del agua que sale del segundo contenedor de mezcla. El resultado del Controlador 137 de Realimentación Definida y la proporción de flujo estimada del agua ( i2?| fuera del primer contenedor de mezcla, como se determina por el Observador 141 de Relación Volumétrica, puede alimentarse mediante las señales 276 y 278 respectivas a un bloque 179 de adición del Regulador 139 de Flujo donde puede compararse. El Regulador 193 de Flujo se implementa de la misma manera que el Regulador 138 de Flujo en la FIGURA 4 con la excepción de que el control proporcional compara la proporción de flujo estimada del agua ^ 12^w del primer contenedor de mezcla con la proporción de flujo controlada del agua *-Vl2-'w del Controlador 137 de Realimentación Definida. En particular, el resultado del bloque 279 de adición puede enviarse mediante la señal 280 a un elemento 282 de ganancia proporcional para multiplicarlo por una constante Km antes de enviarlo a otro bloque 288 de adición, donde la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del agua V"D)W puede restarse de la misma y de la proporción de flujo de salida estimada del agua \"wwl de? primer contenedor de mezcla. El 4 rkvvD/>w| determinado por el Observador 141 de Relación Volumétrica puede enviarse al bloque 288 de adición mediante la señal 284. Además, la proporción de flujo de salida estimada del agua (vi2) del primer contenedor de mezcla puede enviarse al bloque 288 de adición. El resultado del bloque 288 de adición puede ser la proporción de flujo de agua de entrada controlada Vv*v que puede alimentarse al Modulador 32 de Flujo. La FIGURA 6 representa aún otra modalidad del esquema del control de mezcla de relación volumétrica en el cual el proceso que es controlado comprende mezclar cemento y agua conjuntamente en un aparato mezclador gue contiene dos contenedores de mezcla separados por un vertedero como se muestra en la FIGURA 1. La FIGURA 6 representa el sistema 331 de control, que es similar al sistema 130 de control de la FIGURA 4. Notablemente, el sistema 331 de control no contiene un Observador de Flujo de Vertedero. Además, esta modalidad extiende el VRO en la FIGURA 4 desde una implementación de un contenedor a una implementación de dos contenedores para estimar la relación de agua con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla en lugar del primer contenedor de mezcla. Este VRO de dos contenedores también puede utilizarse para estimar la proporción de flujo de perturbación volumétrica total al aplicar un controlador Pl interno a la altura de fluido en el segundo contenedor de mezcla. Además, dentro del VRO, la proporción de flujo volumétrica total controlada fuera del primer contenedor de mezcla puede utilizarse como una estimación de la proporción de flujo actual fuera del primer contenedor de mezcla para determinar el término de desacoplamiento de realimentación definida para el Regulador de Flujo. En esta modalidad, un circuito de control Pl puede actuar directamente sobre la válvula de agua dentro del Modulador de Flujo utilizando la proporción de flujo de agua de entrada medida actual como realimentación (no mostrada) . Sintonizada para un tiempo de respuesta más rápido que el resto del sistema, la válvula de agua de este modo puede ser impulsada para producir la proporción de flujo de agua de entrada deseada, que resulta en un error de estado estable nulo. Por lo tanto, puede hacerse una suposición de que todas las perturbaciones volumétricas resultantes son resultado de errores en la válvula de cemento entre la proporción de flujo de cemento de entrada controlada y la proporción de flujo de cemento de entrada distribuida actual (("D)W = 0; VD = (VD)C)-| . Como se menciona previamente, el VRO puede determinar esta perturbación al cerrar un circuito en la altura estimada del fluido en el segundo contenedor de mezcla. La altura estimada del fluido ? en el segundo contenedor de mezcla puede encontrarse al asumir el área en corte transversal estimada Á2 del segundo contenedor de mezcla se conoce por un volumen dado de fluido en el contenedor. ? Puesto que el término VD de perturbación volumétrica estimada se asume que sólo contiene errores debido a la válvula de cemento, sólo se realimenta hacia la porción superior del regulador de flujo. Cuando se alimenta a través del modulador de flujo, esto sólo hace ajustes en el comando del cemento. En resumen, errores de válvula en ambas válvulas se desacoplan por los efectos combinados de control Pl en la válvula de agua y el desacoplamiento de entrada de perturbación en la válvula de cemento. Las diferencias entre el sistema 331 de control en la FIGURA 6 y el sistema 130 de control en la FIGURA 4 se describen en mayor detalle en lo siguiente. La producción de flujo de perturbación volumétrica del cemento que se alimenta al bloque 248 de adición mediante la señal 246 pueden determinarse al alimentar primero la altura del fluido h2 en el segundo contenedor de mezcla al bloque 330 de adición mediante la señal 320. En el bloque 330 de adición, la suma de la altura estimada del agua "2)w y la altura estimada del cemento en el segundo contenedor de mezcla puede restarse de h2, estimando por consiguiente el error de altura para el segundo contenedor de mezcla. Este error de altura puede enviarse a un controlador 332 Pl mediante la señal 338. El controlador Pl puede comprender un elemento 334 integral, un elemento 336 de ganancia integral para multiplicar el error de altura por N1Q?, y un elemento 340 de ganancia proporcional para multiplicarlo por Noi antes de enviarlo al bloque 342 de adición. El resultado del bloque 342 de adición es la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del cemento, la cual es equivalente a la proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada VD como se representa por la señal 344. Tampoco, ninguna proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del agua se alimenta al bloque 266 de adición ni al bloque 288 de adición del Regulador 143 de Flujo puesto que esta proporción estimada es equivalente a cero. Adicionalmente, el Observador 145 de Relación Volumétrica, los elementos 274 y 260 de ganancia respectivos pueden reemplazarse por los elementos 275 y 261 de ganancia respectivos, los cuales pueden multiplicar las relaciones estimadas respectivas del agua y el cemento en el primer contenedor de mezcla mediante la proporción de * flujo de salida total controlada V u„ del primer contenedor de mezcla. Además, la proporción de flujo de salida estimada del agua (v'^ del primer contenedor de mezcla puede pasarse además a otro bloque 292 de adición. En el bloque 292 de adición, una proporción de flujo de salida estimada del agua •fv"S)?V del segundo contenedor de mezcla puede restarse de v 2j para determinar la proporción volumétrica de cambio en el segundo contenedor de mezcla. El resultado del bloque 292 de adición puede entonces enviarse mediante la señal 294 a un controlador Integral que comprende un elemento 296 integral y un elemento 299 de ganancia para multiplicarlo por 1/Á2 para determinar la altura estimada del agua ("2) en el segundo contenedor de mezcla. El controlador Integral además puede incluir un elemento 301 de ganancia para multiplicar fai */ por l/h2 y un elemento 300 de ganancia para multiplicar ("2w por la proporción de flujo de salida total medida VVs del segundo contenedor de mezcla para determinar la proporción de flujo de salida total estimada ^ *' del agua. El S) puede realimentarse al bloque 292 de adición mediante la señal 302, que permite recalcularse dinámicamente. Otra diferencia entre el Observador 145 de Relación Volumétrica y el Observador 140 de Relación Volumétrica es que la proporción de flujo de salida estimada del cemento V*12? del segundo contenedor de mezcla puede pasarse además a otro bloque 303 de adición. En el bloque 303 de adición, una proporción de flujo de salida ? estimada del cemento (Vs)c del segundo contenedor de mezcla puede restarse de 2/C para determinar la proporción volumétrica de cambio en el segundo contenedor de mezcla.

El resultado del bloque 303 de adición entonces puede enviarse mediante la señal 304 a un controlador Integral que comprende un elemento 306 integral y un elemento 309 de ganancia para multiplicarlo por 1/Á2 para determinar la altura estimada del cemento ("2 | en el segundo contenedor de mezcla. El controlador Integral además puede incluir un elemento 311 de ganancia para multiplicar \."2Jc por l/h2 y un elemento 310 de ganancia para multiplicar "2 cpor proporción de flujo de salida total medida Vs del segundo contenedor de mezcla para determinar la proporción de flujo de salida ? total estimada ( s)c del agua. ? Además, el ^Vs'c puede realimentarse al bloque 303 de adición mediante la señal 312, que le permite recalcularse dinámicamente. El ("a)» y (n2)c| puede alimentarse a y agregarse conjuntamente en el bloque 326 de adición antes de alimentar al comparador 330 mediante la señal 328. Además, la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada total VD| determinada por el Observador 145 de Relación Volumétrica puede alimentarse negativamente a un bloque 230 de adición del Regulador 143 de Flujo, el cual no contiene un controlador proporcional para la proporción de flujo volumétrica que sale del primer contenedor de mezcla como en la FIGURA 4. De hecho, el *„ puede restarse de la proporción de flujo de salida total controlada ^1 del primer contenedor de mezcla, el cual puede alimentarse al bloque 230 de adición mediante la señal 216. Como en la FIGURA 4, el resultado del bloque 230 de adición es la proporción de flujo de entrada controlada :* . * total Vi*. La FIGURA 6 también representa ""> que se alimenta mediante la señal 162 del Regulador 143 de Flujo al bloque 166 de adición del Observador 132 de Altura. Para un sistema mezclador en el cual parámetros medidos incluyen la proporción de flujo de agua de entrada en el primer contenedor de mezcla, la densidad de lechada /L2 en el primer contenedor de mezcla, la altura de fluido h2 en el segundo contenedor de mezcla, y la proporción de flujo de lechada de salida s del segundo contendor de mezcla, cualquiera de las modalidades discutidas previamente pueden emplearse para controlar el sistema. Sin embargo, uno de los problemas inherentes con el sistema mezclador representado en la FIGURA 1 es la introducción de aire en la mezcla. El aire atrapado en la mezcla puede provocar que el volumen general de la lechada en los contenedores de mezcla sea más grande de lo esperado, que resulta en un valor incrementado de h2. Adicionalmente, el aire atrapado en la mezcla puede provocar que la densidad medida de la mezcla sea más baja que la esperada. Para la mayoría de las aplicaciones, es ideal ser capaz de mezclar el agua y el cemento en una densidad y un volumen que no reflejen la captura de aire.

Afortunadamente, para un sistema que incluye cuatro sensores para los cuatro parámetros medidos mencionados en lo anterior, el Observador de Relación Volumétrica puede implementarse para pronosticar la relación no sólo del agua y del cemento en la mezcla sino también la cantidad de aire atrapada en la misma. Como tal, el sistema puede ser controlado para mezclar exactamente las proporciones deseadas de agua y cemento. La FIGURA 7 ilustra una modalidad de los componentes primarios de un Observador 350 de Relación Volumétrica de dos contenedores para modelar un sistema en el cual tres componentes, es decir, agua, cemento y aire se mezclan a través del sistema. El Observador 350 de Relación Volumétrica incluye los esquemas 352, 354, 356 de control para el agua, el cemento y el aire, respectivamente. Estos esquemas de control son muy similares al esquema de control mostrado en la FIGURA 3B excepto que el elemento de ganancia para multiplicar 1/s por la proporción de flujo de ? ' I salida total estimada vl2l el primer contenedor de mezcla se reemplaza por un elemento de ganancia para multiplicar 1/s por una proporción de flujo de salida total controlada del ? ' | primer contenedor de mezcla "V^l . En esta modalidad, la proporción de flujo de agua de entrada controlada * y la proporción de flujo de agua de entrada medida Vw| también se conocen, permitiendo que la perturbación en la proporción de flujo de agua sea calculada directamente. Es decir, la Vw| y la Vw pueden alimentarse mediante señales 364 y 366 respectivas en un comparador 368 para comparar dos y de este modo determinar la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del agua C D)W.

Perturbaciones debido a la distribución del cemento y debido al aire atrapado pueden proporcionarse desde controladores de observadores externos que pueden implementarse mediante módulos de software o hardware. La proporción de flujo de perturbación de masa total lflD puede estimarse por un Observador de Densidad y la proporción de flujo de perturbación volumétrica total Vp puede estimarse por un Observador de Altura como se describe previamente. Los observadores de densidad adecuados se describen en la Solicitud de Patente Norteamericana No. 11/121,278, presentada el 3 de mayo del 2005. Utilizando los valores de parámetro estimados de la densidad de agua y la densidad de cemento, estas perturbaciones pueden convertirse en la perturbación de proporción de flujo volumétrica estimada ? DJC el cemento y la perturbación estimada debido a la ? proporción de flujo volumétrica del aire atrapado a)a . una suposición se hace de que la densidad del aire es relativamente insignificante (A= 0) comparada con la densidad del agua y el cemento. Más específicamente, el D?» calculado por el comparador 368 puede multiplicarse por la densidad estimada del agua al pasarlo a un elemento 372 de ganancia antes de enviarlo a otro comparador 376 mediante la señal 370. El elemento 372 de ganancia determina la proporción de flujo ? de masa estimada del agua. El también se envía al comparador 376 mediante la señal 374 donde puede compararse con la proporción de flujo de masa estimada del agua para determinar la proporción de flujo de masa estimada del cemento. Esta proporción de flujo de masa estimada del cemento puede enviarse mediante la señal 360 al elemento 378 de ganancia donde se multiplica por l/(la densidad estimada del cemento) para determinar D)C . Tanto (VD)W y ( D)C pueden alimentarse a un bloque 384 de adición mediante las señales 380 y 382 respectivas donde pueden restarse de *. , la cual se envía al elemento 384 mediante ? la señal 364, para determinar ( D . Las proporciones de flujo de perturbación ^o*, ^ükt y (vD)a para cada componente pueden enviarse entonces a controladores mediante señales 358, 360 y 362 negativas para implementar esquemas de control respectivos 352, 354 y 356. Utilizando la implementación anterior, los componentes pueden ser separados y las densidades de la mezcla de agua y de cemento excluyen el aire atrapado para el primer contenedor de mezcla y el segundo contenedor de mezcla puede ser calculado a partir de parámetros estimados dentro de VRO de acuerdo con las siguientes ecuaciones: La FIGURA 8 ilustra otra modalidad de los componentes primarios del Observador 386 de Relación Volumétrica para modelar un sistema en el cual el agua, cemento y aire se mezclan en un aparato mezclador de dos contenedores. El observador 386 de relación volumétrica incluye esquemas 388, 390 y 392 de control para el agua, el cemento y el aire, respectivamente. Estos esguemas de control son muy similares al esquema de control mostrado en ? la FIGURA 3B excepto que el elemento de ganancia ,2 puede ser reemplazado por el elemento de ganancia V|¿. Nuevamente, con la proporción de flujo de agua de entrada controlada w y la proporción de flujo de agua de entrada medida "w siendo conocidas, se puede calcular directamente con la perturbación en la proporción de flujo de agua. Es decir, el w y ej_ Vw pueden alimentarse mediante señales 400 y 402 respectivas a un comparador 404 para comparar las dos y de este modo determinar la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del agua vD?r.

En esta modalidad, perturbaciones debido a la distribución de cemento y debido al aire atrapado se proporcionan a partir de circuitos de realimentación Pl internos en la densidad de la lechada en el primer contenedor de mezcla y la altura del fluido en el segundo contenedor de mezcla como se muestran. La proporción de ? flujo de perturbación de masa "D puede calcularse a través de un controlador Pl que compara la densidad de lechada medida en el primer contenedor de mezcla con la densidad estimada calculada a partir de la mezcla combinada de agua, cemento y aire en el primer contenedor de mezcla. Más específicamente, la relación volumétrica de cada componente con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla puede calcularse por el controlador Pl de cada esquema de control. Estas relaciones volumétricas pueden entonces enviarse mediante señales 410, 412 y 414 respectivas a los elementos 416, 418 y 420 de ganancia respectivos para multiplicar las relaciones volumétricas por las densidades estimadas del aire "a> del cemento Pc3 y del agua Av, respectivamente para determinar la fracción estimada de la densidad total en el primer contenedor de mezcla para cada componente. Estas fracciones estimadas entonces pueden sumarse en el comparador 422 para determinar la densidad total estimada de la lechada r 12 en e? primer contenedor de mezcla. La densidad de lechada medida p\2 y la densidad de lechada estimada r 12 pueden enviarse a un comparador 428 para calcular la diferencia entre las dos y después a un controlador 430 Pl ? para determinar ?no. El (VD)W calculado por el comparador 404 puede multiplicarse por la densidad esti-mada del agua al pasarla a un elemento 408 de ganancia para determinar la proporción de flujo de masa de entrada estimada del agua antes de enviarla a otro comparador 432 mediante la señal 406 donde se resta del -^D. El resultado del comparador 432 de este modo puede ser la proporción de flujo de masa estimada del cemento. La proporción de flujo de masa estimada del cemento puede pasarse a través del elemento 434 de ganancia donde puede multiplicarse por l/(la densidad estimada de r\ cemento) para determinar (VD)C. La proporción de flujo de perturbación volumétrica total D puede calcularse a través de un controlador Pl que compara la altura de fluido medida h2 con la altura estimada ñ2 en el segundo contenedor de mezcla calculada a partir de los volúmenes combinados de agua, cemento y aire en el segundo contenedor de mezcla, asumiendo que su área transversal se conoce. Más específicamente, ñ2 puede calcularse al enviar los volúmenes de agua, cemento y aire en el segundo contenedor de mezcla, como determinado mediante los esquemas 388, 390 y 392 de control en un bloque 442 de adición mediante las señales 436, 438 y 440, respectivamente. En el bloque 442 de adición, esos volúmenes pueden sumarse juntos para determinar el volumen total del fluido en el segundo contenedor de mezcla. El volumen total puede entonces enviarse a un elemento 444 de ganancia para multiplicarlo por l/(el área en corte transversal estimada del segundo contenedor de mezcla) para determinar n2 antes de que se envíe al comparador 450. El comparador 450 puede determinar la diferencia entre h2 y h2 y esa diferencia puede enviarse a un controlador 452 Pl mediante la señal 451. Los resultados de la porción integral y la porción proporcional del controlador 452 Pl pueden entonces sumarse en el bloque 454 de adición para estimar VD . Entonces, el " D puede enviarse a otro bloque 458 de adición mediante la señal 456. Ambos ( p)w y (?D)c pueden alimentarse a un bloque 458 de adición mediante las señales 460 y 462 respectivas donde pueden restarse de VD para determinar la proporción de flujo de perturbación volumétrica en el aire (VD)_ . Las proporciones de flujo de perturbación nJw, \v?w. y Voh para cada componente pueden enviarse a los controladores mediante señales 394, 396 y 398 respectivas para implementar los esquemas 388, 390 y 392 de control respectivos. Adicionalmente, las ecuaciones 28 y 29 pueden implementarse para examinar las densidades de mezcla en el primer y segundo contenedores de mezcla debido al agua y al cemento pero excluyendo el aire atrapado.

Como se muestra en la FIGURA 9, un proceso para mezclar múltiples componentes en un aparato de mezclado que comprende un contenedor sencillo o tanque también pueden controlarse utilizando un esquema de control de mezcla de relación volumétrica. En una modalidad, los componentes que se combinan en el aparato mezclador pueden ser cemento y agua Sin embargo, se entiende que otros materiales también pueden combinarse en el contenedor sencillo. La FIGURA 9 representa un sistema 500 de control que incluye un Regulador 502 de Flujo, un Observador 506 de Altura y Observador 530 de Relación Volumétrica. El Regulador 502 de Flujo incluye un Modulador 32 bajo, mostrado en detalle en la FIGURA 2, un Controlador 510 de Realimentación Definida y un modelo de un sistema 508 físico similar al sistema 34 físico mostrado en la FIGURA 2. El sistema 508 físico es diferente del sistema 34 físico de la FIGURA 2 en que solamente modela un contenedor de mezcla sencillo con la altura y densidad de la mezcla en el contenedor de mezcla sencillo proporcionado como resultados. Es decir, la proporción volumétrica de cambio en el contenedor de mezcla del sistema 508 físico se convierte en la proporción de cambio de altura en el contenedor de mezcla, los cuales cuando se integran resulta en la altura h de la lechada en el contenedor de mezcla. Además, la proporción de masa de cambio en el contenedor de mezcla del sistema 508 físico se convierte en la proporción de cambio de la densidad en el contenedor de mezcla, que cuando se integran, resulta en la densidad p de la lechada en el contenedor de mezcla. La altura medida h de la lechada en el contenedor de mezcla como proporcionada por el modelo del sistema 508 físico puede enviarse al Observador 506 de Altura, el cual contiene los mismos componentes que el Observador 132 de Altura en la FIGURA 6. El Observador 506 de Altura puede estimar la altura h del fluido en el contenedor de mezcla y alimentarlo al Regulador 502 de Flujo. La altura medida h también puede alimentarse al Observador 530 de Relación Volumétrica, el cual es similar al Observador 145 de Relación Volumétrica mostrado en la FIGURA 6 excepto que sólo contiene un circuito de realimentación para estimar la proporción de flujo volumétrica (vs)w del agua que sale del contenedor de mezcla y la relación del agua con los materiales totales R* en el contenedor de mezcla y un circuito de realimentación para estimar la proporción de flujo volumétrica (Vs)c • El Observador 530 de Relación Volumétrica puede estimar la proporción de flujo de perturbación volumétrica total VD de la misma manera que lo hace el Observador 145 de Relación Volumétrica. Regresando al Regulador 502 de Flujo, su porción superior incluye un comparador 514 al cual ñ puede enviarse mediante la señal 510 y una altura controlada " puede enviarse mediante la señal 512. El comparador 514 puede restar ñ de h . El resultado del comparador 514 puede entonces enviarse a un elemento 518 de ganancia proporcional mediante la señal 516 donde puede multiplicarse por una constante Kv antes de que se envíe a otro comparador 524. Una proporción de flujo volumétrica controlada "s de la lechada que sale del contenedor de mezcla y D como determinada por el Observador 530 de Relación Volumétrica también puede alimentarse al comparador 524 mediante las señales 520 y 522, ? respectivamente. El comparador 514 puede restar D de la suma del resultado del elemento 518 de ganancia y V„ para determinar la proporción de flujo de entrada controlada total Vi al contenedor de mezcla, el cual puede alimentarse al Modulador 32 de Flujo mediante la señal 526. La porción inferior del Regulador 502 de Flujo puede incluir un comparador 538 al cual pueden alimentarse la relación de agua deseada -R y la relación de agua estimada (Í -JW en el primer contenedor de mezcla mediante las señales 538 y 532, respectivamente. El comparador 538 resta (Rww de - - y su resultado entonces puede alimentarse mediante la señal 540 a un elemento 542 de ganancia proporcional para multiplicar el resultado por Km antes de que se envíe a un comparador 544. La proporción de flujo de salida estimado del agua \vs/ del contenedor de mezcla también puede realimentase al Regulador de Flujo para propósitos de desacoplamiento. Es decir, (Vs)w puede alimentarse mediante la señal 534 al comparador 544 donde la proporción de flujo de entrada controlada del agua V* • * w puede calcularse. El "w puede alimentarse al Modulador 32 de Flujo mediante la señal 546. En las diversas modalidades mostradas en las FIGURAS 2-9, los esquemas de control pueden implementarse por hardware o por software mediante un sistema computarizado . Una persona con experiencia ordinaria en la técnica puede saber como crear y utilizar tal hardware o software para implementar los esquemas de control.

EJEMPLOS La invención que se ha descrito generalmente, se proporcionan los siguientes ejemplos como modalidades particulares de la invención y para demostrar la práctica y ventajas de la misma. Se entiende que los ejemplos se proporcionan por medio de la ilustración y no se pretenden para limitar la especificación o las reivindicaciones para seguirse de ninguna forma. El aparato mezclador mostrado en la FIGURA 1 se ensambló y operó utilizando la modalidad del esquema de control mostrado en la FIGURA 6. Varios parámetros del proceso de mezclado se determinaron y esquematizaron como una función de tiempo en la FIGURA 10. Más específicamente, la línea 550, etiquetada como la densidad de recirculación de lechada, representa el cambio en la densidad de lechada medida en el primer contenedor. La línea 552, etiquetada como la Ve_density representa el cambio en densidad como que se proporciona por el observador de relación volumétrica con desacoplamiento de perturbación activa. La línea 554, etiquetada como el nivel de la tina, representa el cambio en la altura de la lechada en el segundo contenedor. La línea 556, etiquetada como la posición de válvula de cemento, representa el cambio en la posición de la válvula para controlar la proporción de flujo del cemento en el aparato mezclador. La línea 558, etiquetada como sombrero sobre h2, representa el cambio en la altura estimada de la lechada en el segundo contenedor como determinado por el observador de altura, el cual filtra el sensor de altura sin retraso nulo. La línea 560, etiquetada como la posición de válvula de agua, representa el cambio en la posición de la válvula para controlar la proporción de flujo de cemento en el aparato mezclador. Los resultados mostrados en la FIGURA 10 ilustran que el sistema es capaz de controlar los volúmenes relativos del cemento y el agua en la tina de mezclado. Hacer que la línea 50 rastree la línea 552 indica que el sistema está produciendo la densidad deseada y por lo tanto los volúmenes relativos deseados. También, el nivel de la tina se mantiene cerca de una cantidad deseada, mostrando que la proporción de flujo se mantiene cerca de su cantidad deseada. Se debe observar que en el tiempo 14hr.:17 min, el sistema de distribución de cemento empieza a terminarse y se inicia un nuevo suministro. Esta es una ocurrencia común y uno es un problema con el sistema de control. La FIGURA 11 muestra aún otra modalidad, con una implementación diferente de las ideas de control volumétrico descritas. Nótese los siguientes dos aspectos de esta modalidad: 1) Control de altura variable: El punto establecido de altura se cambia dependiendo del error del observador de altura, o del error de proporción de cemento. Esto se hace para reducir los efectos de los problemas de la relación de agua/cemento si se tienen inconsistencias de flujo en el sistema de suministro de cemento. Esto normalmente se presenta cuando se cambia entre los depósitos o cápsulas de suministro de cemento. 2) Control de relación ideal: En lugar de un observador de relación representado en las modalidades previas, este sistema utiliza el caso idea sólo al ingresar la proporción de flujo de salida y asumiendo todos los otros valores. De acuerdo con varias modalidades, métodos para determinar una relación volumétrica estimada de un material con materiales totales en un contenedor de mezcla comprende: sumar una proporción de flujo de entrada controlada del material y una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material que alimenta el contenedor de mezcla; estimar la proporción de flujo de salida del material que sale del contenedor de mezcla; realimentar negativamente la proporción de flujo de salida estimada del material para obtener una relación volumétrica estimada de cambio del material en el contenedor de mezcla; e integrar la proporción volumétrica estimada de cambio del material para calcular la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el contenedor de mezcla . En más modalidades, métodos para determinar una relación volumétrica estimada de un material con materiales totales en un segundo contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un primer contenedor de mezcla comprenden: sumar una proporción de flujo de entrada controlada del material y una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material que se alimenta al primer contenedor de mezcla; estimar una proporción de flujo de salida del material que sale del primer contenedor de mezcla; realimentar negativamente la proporción de flujo de salida estimada del material para obtener una relación volumétrica estimada de cambio del material en el primer contenedor de mezcla; integrar la proporción volumétrica estimada de cambio del material en el primer contenedor de mezcla para recalcular dinámicamente la proporción de flujo de salida estimada del material que sale del primer contenedor de mezcla; estimar una proporción de flujo de salida del material que sale del segundo contenedor de mezcla; realimentar negativamente la proporción de flujo de salida estimada del material que sale del segundo contenedor de mezcla y sumarla con la proporción de flujo de salida estimada del material que sale del primer contenedor de mezcla, obteniendo por consiguiente una estimación de una proporción volumétrica de cambio del material en el segundo contenedor de mezcla; e integrar la proporción volumétrica estimada de cambio del material en el segundo contenedor de mezcla para calcular la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla. En modalidades adicionales, métodos para determinar una relación volumétrica estimada de un segundo material con materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla comprenden: medir una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; comparar la altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla con una suma de una altura estimada de un primer material en el segundo contenedor de mezcla y una altura estimada del segundo material en el segundo contenedor de mezcla para obtener una estimación de un error de altura para el segundo contenedor de mezcla; alimentar la estimación del error de altura en un controlador para calcular una proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada; calcular una suma de (a) una proporción de flujo de entrada controlada del segundo material en el primer contenedor de mezcla; (b) la proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada, y (c) un valor negativo de una proporción de flujo de salida estimada del segundo material del primer contenedor de mezcla, obteniendo por consiguiente una proporción volumétrica estimada de cambio del segundo material en el primer contenedor de mezcla; e integrar la proporción volumétrica estimada de cambio del segundo material para obtener la relación volumétrica estimada del segundo material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla. De acuerdo con otras modalidades, sistemas para determinar una relación volumétrica estimada de un material o materiales totales en un contenedor de mezcla comprenden: un bloque de adición para determinar una proporción volumétrica estimada de cambio del material en el contenedor de mezcla; un elemento de integración para determinar un volumen estimado del material en el contenedor de mezcla basándose en la proporción volumétrica estimada de cambio del material en el contenedor de mezcla; un primer elemento de ganancia para convertir el volumen estimado del material en el contenedor de mezcla en la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales; y un segundo elemento de ganancia para convertir la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en la proporción de flujo de salida del material del contenedor de mezcla. En más modalidades, sistemas para determinar una relación volumétrica estimada de un material con materiales totales en un segundo contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un primer contenedor de mezcla comprenden: un primer bloque de adición para determinar una relación volumétrica estimada de cambio del material en el primer contenedor de mezcla; un primer elemento de integración para integrar la proporción volumétrica estimada de cambio del material en el primer contenedor de mezcla para determinar un volumen estimado del material en el primer contenedor de mezcla; un primer elemento de ganancia para convertir el volumen estimado del material en el primer contenedor de mezcla en la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla un segundo elemento de ganancia para convertir la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla en la proporción de flujo de salida del primer contenedor de mezcla, un segundo bloque de adición para determinar una relación volumétrica estimada de cambio del material en el segundo contenedor de mezcla basándose en la proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla; un segundo elemento de integración para integrar la relación volumétrica estimada de cambio del material en el segundo contenedor de mezcla para determinar el volumen estimado del material en el segundo contenedor de mezcla; un tercer elemento de ganancia para convertir el volumen estimado del material en el segundo contenedor de mezcla en la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y un cuarto elemento de ganancia para convertir la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla en la proporción de flujo de salida del material del segundo contenedor de mezcla . En aún más modalidades, sistemas para determinar una relación volumétrica estimada de un segundo material con materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla comprende: un sensor para medir una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; un primer bloque de adición para determinar una estimación de un error de altura para el segundo contenedor de mezcla al comparar la altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla con una suma de una altura estimada de un primer material en el segundo contenedor de mezcla y una altura estimada del segundo material en el segundo contenedor de mezcla; un controlador para determinar una proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del segundo material basándose en el error de altura; un segundo bloque de adición para determinar una proporción volumétrica estimada de cambio del segundo material en el primer contenedor de mezcla; un elemento de integración para integrar la proporción volumétrica estimada de cambio del segundo material en el primer contenedor de mezcla en la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales del primer contenedor de mezcla; y un segundo elemento de ganancia para convertir la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla en una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla . De acuerdo con modalidades adicionales, métodos para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un contenedor de mezcla comprenden: estimar la relación volumétrica del material con materiales totales en el contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del contenedor de mezcla utilizando un observador de relación volumétrica; recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material basándose en los resultados del observador de relación volumétrica utilizando un regulador de flujo; y ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un modulador de flujo. En una modalidad, el contenedor de mezcla comprende un primer contenedor de mezcla parcialmente separado de un segundo contenedor de mezcla. En este caso, un observador de altura puede utilizarse para estimar la altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, y el observador de relación volumétrica puede utilizarse para estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla . En modalidades adicionales, métodos para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales y un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla comprenden: estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla, y una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material utilizando un observador de relación volumétrica que tiene las siguientes entradas: una proporción de flujo de entrada controlada del material y una proporción de flujo de entrada medida del material; calcular una proporción de flujo de salida controlada del material del primer contenedor de mezcla utilizando un controlador de realimentación definida que tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla y la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un regulador de flujo que tiene las siguientes entradas: el error de proporción de flujo de entrada estimada del material y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; y ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un modulador de flujo. En aún más modalidades, métodos para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un primer controlador de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla comprenden: estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica total, la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla utilizando un observador de relación volumétrica que tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada del material; y una proporción de flujo de entrada controlada de un segundo material que también se alimenta al primer contenedor de mezcla; recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un regulador de flujo que tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; una relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; y ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un modulador de flujo.

De acuerdo con modalidades adicionales, sistemas para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un contenedor de mezcla comprenden: un observador de relación volumétrica para estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del contenedor de mezcla; un regulador de flujo acoplado con el observador de relación volumétrica para recalcular dinámicamente una proporción de flujo de entrada controlada del material basándose en los resultados del observador de relación volumétrica; y un modulador de flujo acoplado con el regulador de flujo para ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlado del material. En una modalidad, el contenedor de mezcla comprende un primer contenedor de mezcla separado parcialmente de un segundo contenedor de mezcla. En este caso, un observador de altura puede utilizarse' para estimar la altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, y el observador de relación volumétrica puede ser capaz de estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla . En más modalidades, sistemas para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla comprende: un observador de relación volumétrica para estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla, y una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material, el observador de relación volumétrica tiene las siguientes entradas: una proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada y una proporción de flujo de entrada controlada del material; un controlador de realimentación definida para calcular una proporción de flujo de salida controlada del material del primer contenedor de mezcla, el controlador de realimentación definida tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla y la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; un regulador de flujo acoplado con el controlador de realimentación definida y el observador de relación volumétrica para calcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material, el regulador de flujo tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del material y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; un modulador de flujo acoplado con el regulador de flujo para ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material. En aún más modalidades, sistemas para controlar una relación volumétrica de un material con los materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla comprenden: un observador de relación volumétrica para estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica total, la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla, y una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla, el observador de relación volumétrica tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada del material; y una proporción de flujo de entrada controlada de un segundo material que también se alimenta al primer contenedor de mezcla; un regulador de flujo acoplado con el observador de relación volumétrica para recalcular dinámicamente una proporción de flujo de entrada controlada del material que tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; y un modulador de flujo acoplado con el regulador de flujo para ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material. En varias modalidades, métodos comprenden: generar múltiples estimaciones de múltiples volúmenes de componentes respectivos; generar una corrección de realimentación utilizando por lo menos una medida física de un producto mezclado; y combinar la corrección de realimentación con al menos una de las estimaciones para proporcionar un sistema de circuito cerrado. En más modalidades, métodos para controlar un proceso de mezclado comprenden: en un primer proceso, convertir las entradas controladas de alto nivel (por ejemplo, la altura de la lechada en un contenedor de mezcla y la relación volumétrica de un material con los materiales totales en un contenedor de mezcla) en objetivos controlados intermedios (por ejemplo, la proporción de flujo total deseada de un contenedor de mezcla y la relación volumétrica deseada de un material con los materiales totales en un contenedor de mezcla); y por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel (por ejemplo, las posiciones de la válvula) , en donde un valor de perturbación se realimenta en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades. En modalidades adicionales, métodos para controlar un proceso de mezclado comprenden: en un primer proceso, convertir las entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel; y utilizar la realimentación de una proporción de flujo total para desacoplar los efectos de un flujo de salida. En aún más modalidades, métodos para controlar un proceso de mezclado el cual es afectado por falta de linealidades físicas comprenden: compensar la falta de linealidades para proporcionar un sistema virtual equivalente que tiene valores propios más estables; y controlar el proceso de mezclado con referencia al sistema virtual equivalente. En varias modalidades, sistemas comprenden: múltiples estimadores volumétricos para múltiples componentes respectivos; y un bloque de realimentación para combinar por lo menos una medida física de un producto mezclado con los estimadores para proporcionar un sistema de circuito cerrado. En más modalidades, sistemas para controlar un proceso de mezclado comprenden: un primer proceso para convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y por lo menos un proceso adicional para convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, donde el sistema es capaz de realimentar un valor de perturbación en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades. En modalidades adicionales, sistemas para controlar un proceso de mezclado comprenden: un primer proceso para convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y por lo menos un proceso adicional para convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, en donde el sistema es capaz de utilizar la realimentación de una proporción de flujo total para desacoplar los efectos de un flujo de salida. En aún más modalidades, sistemas para controlar un proceso de mezclado el cual es afectado por la falta de linealidades físicas comprenden: por lo menos un circuito de control de bajo nivel para controlar entradas en el proceso de mezclado; una simulación en tiempo real de un sistema virtual equivalente en ,el cual la falta de linealidades físicas de un proceso de mezclado se compensan por lo menos parcialmente para proporcionar comportamiento más estable de valores propios; y un circuito de control adicional para controlar el sistema virtual equivalente, donde el sistema es capaz de utilizar resultados de un circuito de control adicional para controlar por lo menos parcialmente el circuito de control de bajo nivel. De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema para controlar un proceso de mezclado, que comprende: un primer proceso que convierte entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y por los menos un proceso adicional que convierte los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel; donde un valor de perturbación se realimenta en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades . De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema para controlar un proceso de mezclado, que comprende: en un primer proceso, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel; y utilizar la realimentación de la proporción de flujo total para desacoplar los efectos del flujo de salida. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema para controlar un proceso de mezclado el cual es afectado por la falta de linealidades físicas, que comprende: por lo menos un circuito de control de bajo nivel que controla las entradas en el proceso de mezclado; una simulación en tiempo real de un sistema virtual equivalente en el cual la falta de linealidades físicas del proceso de mezclado se compensan por lo menos parcialmente para proporcionar comportamiento casi más estable de valores propios; y un circuito de control adicional que controla el sistema virtual equivalente; donde los resultados del circuito de control adicional se traducen por lo menos parcialmente para controlar el circuito de control de bajo nivel. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para controlar un proceso de mezclado, que comprende en un primer proceso, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, en donde un valor de perturbación se realimenta en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para controlar un proceso de mezclado, que comprende las acciones en un primer proceso de, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel; y utilizar 6 la realimentación de la proporción de flujo total para desacoplar los efectos del flujo de salida. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para controlar un proceso de mezclado el cual es afectado por la falta de linealidades físicas, que comprende las acciones de: compensar la falta de linealidades, para proporcionar un sistema virtual equivalente con valores propios casi más fijos; y controlar el proceso de mezclado con referencia al sistema virtual equivalente.

Modificaciones y Variaciones Mientras modalidades preferidas de la invención se han mostrado y descrito, modificaciones de la misma pueden hacerse por alguien de experiencia ordinaria en la técnica sin apartarse del espíritu y enseñanzas de la invención. Las modalidades descritas en la presente son ejemplares solamente y no se pretenden para ser limitantes. Muchas variaciones y modificaciones de la invención descritas en la presente son posibles y se encuentran dentro del alcance de la invención. Varias modificaciones, alternativas e implementaciones se sugieren en lo anterior, pero muchas otras son posibles. Por ejemplo, los observadores no se implementan necesariamente como en cualquiera de los ejemplos anteriores, sino pueden modificarse de varias formas. Para otro ejemplo, las modalidades descritas en lo anterior no sustituyen el aislamiento, pero pueden combinarse de varias formas. El Apéndice anexo se cree que no es necesario para entender esta solicitud, pero se incluye para proporcionar detalles de una implementación ejemplar de las invenciones descritas y su uso en disputa. Por consiguiente, el alcance de la protección no se limita por la descripción establecida en lo anterior sino sólo se limita por las reivindicaciones que siguen, ya que en el alcance se incluyen todos los equivalentes de la materia objeto de las reivindicaciones. Todas y cada una de las reivindicaciones se incorporan en la especificación como una modalidad de la presente invención. De este modo, las reivindicaciones son una descripción adicional y son una adición de las modalidades preferidas de la presente invención. La discusión de una referencia en la presente no es una admisión ya que es la técnica anterior para la presente invención, especialmente cualquier referencia que pueda tener una fecha de publicación después de la fecha de prioridad de esta solicitud. Las descripciones de todas las patentes, solicitudes de patentes y publicaciones citadas en la presente se incorporan en la presente para referencia, al grado en que proporcionan detalles ejemplares, de procedimiento u otros suplementarios a aquellos establecidos en la presente.

Claims (100)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones.
2. REIVINDICACIONES 1. Un sistema para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un contenedor de mezcla, caracterizado porque comprende: un observador de relación volumétrica para estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del contenedor de mezcla; un regulador de flujo acoplado con el observador de relación volumétrica para recalcular dinámicamente una proporción de flujo de entrada controlada del material basándose en los resultados del observador de relación volumétrica; y un modulador de flujo acoplado con el regulador de flujo para ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material. 2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor de mezcla comprende un primer contenedor de mezcla separado parcialmente de un segundo contenedor de mezcla.
3. 3. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende un observador de altura para estimar una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla.
4. 4. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el observador de relación volumétrica es capaz de estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla.
5. 5. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque: el observador de altura también es capaz de estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica total, el observador de altura tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales; y una proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla; el observador de relación volumétrica también es capaz de estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material, el observador de relación volumétrica tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada determinada por el observador de altura y una proporción de flujo de entrada controlada del material; y el regulador de flujo tiene las siguientes entradas: la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; la proporción de perturbación volumétrica estimada del material; y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla.
6. 6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue los materiales totales comprenden un fluido y un material seco transportado por gas.
7. 7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales totales comprenden agua y cemento.
8. 8. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el observador de altura comprende un controlador Pl .
9. 9. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el observador de altura además comprende un controlador integral acoplado con el controlador Pl.
10. 10. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el observador de relación volumétrica comprende primer y segundo controladores Pl.
11. 11. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende un observador de flujo de vertedero acoplado con el regulador de flujo para estimar una proporción de flujo de salida de los materiales totales del primer contenedor de mezcla, el observador de flujo de vertedero tiene las siguientes entradas: la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
12. 12. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero comprende un controlador Pl.
13. 13. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero además comprende un controlador Integral acoplado con el controlador Pl.
14. 14. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende un controlador de realimentación definida para calcular una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla, el controlador de realimentación definida tiene las siguientes entradas: una altura controlada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
15. 15. El sistema de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el regulador de flujo comprende una segunda porción acoplada con el controlador de realimentación definida al recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales, la segunda porción tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; la proporción de flujo de salida estimada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada.
16. 16. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el modulador de flujo además es capaz de ajustar una válvula de entrada para un segundo material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales y la proporción de flujo de entrada controlada del material.
17. 17. Un sistema para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla, caracterizado porque comprende: un observador de relación volumétrica para estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla, y una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material, el observador de relación volumétrica tiene las siguientes entradas: una proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada y una proporción de flujo de entrada controlada del material; un controlador de realimentación definida para calcular una proporción de flujo de salida controlada del material del primer contenedor de mezcla, el controlador de realimentación definida tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, y la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; un regulador de flujo acoplado con el controlador de realimentación definida y el observador de relación 5 volumétrica para recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material, el regulador de flujo tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del material y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; y un modulador de flujo acoplado con el regulador de flujo para ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material.
18. 18. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los materiales totales comprenden un fluido y un material seco transportado por gas.
19. 19. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los materiales totales comprenden agua y cemento.
20. 20. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque comprende un observador de altura para estimar una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla y una proporción de flujo de perturbación volumétrica total, el observador de altura tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales; y una proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
21. 21. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el observador de altura comprende un controlador Pl y un controlador Integrado acoplado con el controlador Pl.
22. 22. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado el observador de relación volumétrica comprende primer y segundo controladores Pl para el primer contenedor de mezcla y tercer y cuatro controladores Pl para el segundo contenedor de mezcla.
23. 23. El sistema de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende un observador de flujo de vertedero para estimar una proporción de flujo de salida de los materiales totales del primer contenedor de mezcla, el observador de flujo de vertedero tiene las siguientes entradas: la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
24. 24. El sistema de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero comprende un controlador Pl.
25. 25. El sistema de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero comprende un controlador Integral acoplado con el controlador Pl.
26. 26. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado el controlador de realimentación definida comprende un elemento de ganancia proporcional .
27. 27. El sistema de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el controlador de realimentación definida comprende una segunda porción para calcular una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla, el controlador de realimentación definida tiene las siguientes entradas: una altura controlada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
28. 28. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el regulador de flujo comprende una segunda porción acoplada con la segunda porción del controlador de realimentación definida y con el observador de flujo de vertedero para recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales, la segunda porción del regulador de flujo tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; la proporción de flujo de salida estimada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de perturbación volumétrica total estimada.
29. 29. El sistema de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado el modulador de flujo además es capaz de ajustar una válvula de entrad para un segundo material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales y la proporción de flujo de entrada controlada del material.
30. 30. Un sistema para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla, caracterizado porque comprende : un observador de relación volumétrica para estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica total, la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla, y una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla, el observador de relación volumétrica tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contendedor de mezcla, una proporción de flujo de entrada del material; y una proporción de flujo de entrada controlada de un segundo material que también se alimenta al primer contenedor de mezcla; un regulador de flujo acoplado con el observador de relación volumétrica para recalcular dinámicamente una proporción de flujo de entrada controlada del material tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; y un modulador de flujo acoplado con el regulador de flujo para ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material.
31. 31. El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque los materiales totales comprenden un fluido y un material seco transportado por gas.
32. 32. El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el segundo material comprende cemento.
33. 33. El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque comprende un observador de altura para estimar una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, el observador de altura tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales; y una proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
34. 34. El sistema de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porgue el observador de altura comprende un controlador Pl y un controlador Integral acoplado con el controlador Pl.
35. 35. El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el observador de relación volumétrica comprende un controlador Pl para determinar proporción de flujo de perturbación volumétrica y primer y segundo controladores Pl para determinar las proporciones de flujo de salida respectivas del primer y segundo materiales del primer contenedor de mezcla.
36. 36. El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el observador de relación volumétrica comprende tercer y cuarto controladores Pl para determinar las proporciones de flujo de salida respectivas del primer y segundo materiales del segundo contenedor de mezcla.
37. 37. El sistema de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado además porque comprende un controlador de realimentación definida para calcular una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla, el controlador de realimentación definida tiene las siguientes entradas: una altura controlada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
38. 38. El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el regulador de flujo comprende una segunda porción acoplada con el controlador de realimentación definida para recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales, la segunda porción del regulador de flujo tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla y la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada.
39. 39. El sistema de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el modulador de flujo también es capaz de ajustar una válvula de entrada para un segundo material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales y la proporción de flujo de entrada controlada del material.
40. 40. Un sistema para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porgue comprende: un primer proceso para convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y por lo menos un proceso adicional para convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, donde el sistema es capaz de realimentar un valor de perturbación en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades.
41. 41. Un sistema para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porque comprende: un primer proceso para convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y por lo menos un proceso adicional para convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, donde el sistema es capaz de utilizar realimentación de una proporción de flujo total para desacoplar los efectos de un flujo de salida.
42. 42. Un sistema para controlar un proceso de mezclado el cual es afectado por la falta de linealidades físicas, caracterizado porque comprende: por lo menos un circuito de control de bajo nivel para controlar entradas en el proceso de mezclado; una simulación en tiempo real de un sistema virtual equivalente en el cual la falta de linealidades físicas del proceso de mezclado se compensan por lo menos parcialmente para proporcionar comportamiento más estable de valores propios; y un circuito de control adicional para controlar el sistema virtual equivalente, donde el sistema es capaz de utilizar resultados del circuito de control adicional para controlar por lo menos parcialmente el circuito de control de bajo nivel.
43. 43. Un sistema para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porque comprende: un primer proceso el cual convierte las entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y por lo menos un proceso adicional que convierte los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel; donde un valor de perturbación se realimenta en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades.
44. 44. Un sistema para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porque comprende: en un primer proceso, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel; y utilizar realimentación de la proporción de flujo total para desacoplar los efectos del flujo de salida.
45. 45. Un sistema para controlar un proceso de mezclado el cual es afectado por la falta de linealidades físicas, caracterizado porque comprende: por lo menos 'un circuito de control de bajo nivel el cual controla las entradas en el proceso de mezclado; una simulación en tiempo real de un sistema virtual equivalente en el cual la falta de linealidades físicas del proceso de mezclado se compensan por lo menos parcialmente para proporcionar un comportamiento casi más fijo de valores propios; y un circuito de control adicional el cual controla el sistema virtual equivalente; donde los resultados del circuito de control adicional se traducen para controlar por lo menos parcialmente el circuito de control de bajo nivel.
46. 46. Un método para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un contenedor de mezcla, caracterizado porque comprende: estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del contenedor de mezcla utilizando un observador de relación volumétrica; recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material basándose en los resultados del observador de relación volumétrica utilizando el regulador de flujo; y ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un modulador de flujo.
47. 47. El método de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque el contenedor de mezcla comprende un primer contenedor de mezcla parcialmente separado de un segundo contenedor de mezcla.
48. 48. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque comprende estimar una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla utilizando un observador de altura.
49. 49. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque el observador de relación volumétrica se utiliza para estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla y una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla.
50. 50. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado además porque comprende: estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica total utilizando el observador de altura el cual tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales; y una proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla; y estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material utilizando el observador de relación volumétrica, el cual tiene las siguientes entradas: una proporción de flujo de entrada medida del material y una proporción de flujo de entrada controlada del material, donde el regulador de flujo tiene las siguientes entradas: la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada del material; y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla.
51. 51. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque el observador de relación volumétrica tiene la proporción de flujo de perturbación volumétrica total como otra entrada, y donde también se utiliza para estimar el volumen de los materiales totales en el primer contenedor de mezcla.
52. 52. El método de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque los materiales totales comprenden agua y cemento.
53. 53. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado el observador de altura comprende un controlador Pl .
54. 54. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque el observador de altura además comprende un controlador integral acoplado con el controlador Pl.
55. 55. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque el observador de relación volumétrica comprende primer y segundo controladores Integrales.
56. 56. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado además comprende estimar una proporción de flujo de salida de los materiales totales del primer contenedor de mezcla utilizando un observador de flujo de vertedero que tiene las siguientes entradas: la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
57. 57. El método de conformidad con la reivindicación 56, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero comprende un controlador Pl .
58. 58. El método de conformidad con la reivindicación 57, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero además comprende un controlador Integral acoplado con el controlador Pl.
59. 59. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado además porque comprende calcular una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla utilizando un controlador de realimentación definida que tiene las siguientes entradas: una altura controlada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del segundo controlador de mezcla.
60. 60. El método de conformidad con la reivindicación 59, caracterizado además porque comprende recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales utilizando una segunda porción de un regulador de flujo que tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; la proporción de flujo de salida estimada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada.
61. 61. El método de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado además porque comprende ajustar una válvula de entrada para un segundo material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales y la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando el modulador de flujo.
62. 62. El método de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque se implementa por un sistema computarizado o por hardware.
63. 63. El método de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque los materiales totales comprenden un fluido y un material seco transportado por gas.
64. 64. Un método para controlar una relación volumétrica de un material con materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla, caracterizado porque comprende : estimar la relación volumétrica del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla, una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla, y una proporción de flujo de perturbación volumétrica del material utilizando un observador de relación volumétrica que tiene las siguientes entradas: una proporción de flujo de entrada controlada del material y la proporción de flujo de entrada medida del material; calcular una proporción de flujo de salida controlada del material del primer contenedor de mezcla utilizando un controlador de realimentación definida gue tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla y la relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un regulador de flujo que tiene las siguientes entradas: el error de la proporción de flujo de entrada estimada del material y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; y ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un modulador de flujo.
65. 65. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado además porgue comprende estimar una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla y una proporción de flujo de perturbación volumétrica total utilizando un observador de altura que tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales; y una proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla, en donde el observador de relación volumétrica tiene la proporción de flujo de perturbación volumétrica total como otra entrada, y también se utiliza para estimar el volumen de los materiales totales en el primer contenedor de mezcla.
66. 66. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado porque los materiales totales comprenden agua y cemento.
67. 67. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado porque el observador de altura comprende un controlador Pl.
68. 68. El método de conformidad con la reivindicación 67, caracterizado porque el observador de altura además comprende un controlador Integral acoplado con el controlador Pl .
69. 69. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado porgue el observador de relación volumétrica comprende primer y segundo controladores Integrales para el primer contenedor de mezcla y tercer y cuarto controladores Integrales para el segundo contenedor de mezcla.
70. 70. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado además porque comprende estimar una proporción de flujo de salida de los materiales totales del primer contenedor de mezcla utilizando un observador de flujo de vertedero que tiene las siguientes entradas: la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
71. 71. El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero comprende un controlador Pl .
72. 72. El método de conformidad con la reivindicación 71, caracterizado porque el observador de flujo de vertedero además comprende un controlador Integral acoplado con el controlador Pl.
73. 73. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado porque el controlador de realimentación definida comprende un elemento de ganancia.
74. 74. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado además porque comprende calcular una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla utilizando una segunda porción del controlador de realimentación definida, que tiene las siguientes entradas: una altura controlada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
75. 75. El método de conformidad con la reivindicación 74, caracterizado además porque comprende recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales utilizando una segunda porción de un regulador de flujo que tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; la proporción de flujo de salida estimada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada.
76. 76. El método de conformidad con la reivindicación 75, caracterizado además porque comprende ajustar una válvula de entrada para un segundo material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales y la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando el modulador de flujo.
77. 77. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado porque se implementa por un sistema computarizado o por hardware.
78. 78. Un método para controlar una relación volumétrica del material con materiales totales en un primer contenedor de mezcla que se separa parcialmente de un segundo contenedor de mezcla, caracterizado porque comprende : estimar una proporción de flujo de perturbación volumétrica total, la relación volumétrica del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla, una proporción de flujo de salida del material del primer contenedor de mezcla utilizando un observador de relación volumétrica que tiene las siguientes entradas: una altura medida de los materiales totales en el segundo controlador 1 de mezcla; una proporción de flujo de entrada medida del material y una proporción de flujo de entrada controlada de un segundo material que también se alimenta al primer contenedor de mezcla; recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un regulador de flujo que tiene las siguientes entradas: una relación volumétrica controlada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; una relación volumétrica estimada del material con los materiales totales en el primer contenedor de mezcla; y la proporción de flujo de salida estimada del material del primer contenedor de mezcla; y ajustar una válvula de entrada del material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando un modulador de flujo.
79. 79. El método de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado porque el material comprende agua.
80. 80. El método de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado porque el segundo material comprende cemento.
81. 81. El método de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado además porque comprende estimar una altura de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla utilizando un observador de altura que tiene las siguientes entradas: la altura medida de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; una proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales; y una proporción de flujo de salida medida de los materiales totales del segundo contenedor de mezcla.
82. 82. El método de conformidad con la reivindicación 81, caracterizado porque el observador de altura comprende un controlador Pl y un controlador Integral acoplado con el controlador Pl .
83. 83. El método de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado porgue el observador de relación volumétrica comprende un controlador Pl para determinar la proporción de flujo de perturbación volumétrica total y el primer y segundo controladores Integrales para determinar las proporciones de flujo de salida respectivas del primer y segundo materiales del primer contenedor de mezcla.
84. 84. El método de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado porque el observador de relación volumétrica comprende tercer y cuarto controladores Integrales para determinar las proporciones de flujo de salida respectivas del primer y segundo materiales del segundo contenedor de mezcla.
85. 85. El método de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado además porque comprende calcular una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla utilizando un controlador de realimentación definida que tiene las siguientes entradas: una altura controlada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; la altura estimada de los materiales totales en el segundo contenedor de mezcla; y una proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del segundo controlador de mezcla.
86. 86. El método de conformidad con la reivindicación 85, caracterizado además porque comprende recalcular dinámicamente la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales utilizando una segunda porción del regulador de flujo que tiene las siguientes entradas: la proporción de flujo de salida controlada de los materiales totales del primer contenedor de mezcla y la proporción de flujo de perturbación volumétrica estimada.
87. 87. El método de conformidad con la reivindicación 86, caracterizado además porque comprende ajustar una válvula de entrada para un segundo material basándose en la proporción de flujo de entrada controlada de los materiales totales y la proporción de flujo de entrada controlada del material utilizando el modulador de flujo.
88. 88. El método de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado porque se implementa por un sistema computarizado o por hardware.
89. 89. Un método para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porque comprende: en un primer proceso, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y por lo menos en un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, en donde un valor de perturbación se realimenta en el primer proceso para desacoplar la falta de linealidades .
90. 90. Un método para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porque comprende: en un primer proceso, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, y utilizar realimentación de una proporción de flujo total para desacoplar los efectos de un flujo de salida.
91. 91. Un método para controlar un proceso de mezclado, el cual es afectado por la falta de linealidades físicas, caracterizado porque comprende: compensar la falta de linealidades para proporcionar un sistema virtual equivalente que tiene valores propios más estables; y controlar el proceso de mezclado con referencia al sistema virtual equivalente.
92. 92. Un método para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porque comprende: en un primer proceso, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; y en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, en donde un valor de perturbación se realimenta en el primer proceso para desacoplar la falta linealidades.
93. 93. El método de conformidad con la reivindicación 92, caracterizado porque las entradas controladas de alto nivel incluyen una relación de altura y mezclado .
94. 94. El método de conformidad con la reivindicación 92, caracterizado porque los objetivos controlados intermedios incluyen una relación de flujo total y deseada.
95. 95. Un método para controlar un proceso de mezclado, caracterizado porque comprende las acciones de: a) en un primer proceso, convertir entradas controladas de alto nivel en objetivos controlados intermedios; b) en por lo menos un proceso adicional, convertir los objetivos controlados intermedios en ajustes de control de bajo nivel, y c) utilizar realimentación de la proporción de flujo total para desacoplar los efectos del flujo de salida.
96. 96. El método de conformidad con la reivindicación 95, caracterizado porque las entradas controladas de alto nivel incluyen una relación de altura y mezclado .
97. 97. El método de conformidad con la reivindicación 95, caracterizado porque los objetivos controlados intermedios incluyen una relación de flujo total y deseada.
98. 98. El método de conformidad con la reivindicación 95, caracterizado porque la acción (c) utiliza realimentación de una proporción de flujo total deseada.
99. 99. El método de conformidad con la reivindicación 95, caracterizado porque la acción (c) utiliza realimentación de una proporción de flujo total medida .
100. 100. Un método para controlar un proceso de mezclado, el cual es afectado por la falta de linealidades físicas, caracterizado porque comprende las acciones de: compensar la falta de linealidades para proporcionar un sistema virtual equivalente con valores propios casi más fijos; y controlar el proceso de mezclado con referencia al sistema virtual equivalente.