Transcript of Brean León Rodríguez Diego Ochoa Moreno “Identificación y diseño del controlador para un...
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- Brean Len Rodrguez Diego Ochoa Moreno Identificacin y diseo del
controlador para un sistema de control de temperatura de agua en un
tanque
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- Objetivos Disear y Construir un prototipo que represente a un
sistema de control de temperatura de agua en un tanque. Realizar la
identificacin a travs de los mtodos paramtricos. Disear el
controlador que cumpla con los requerimientos que se desee.
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- Identificacin de sistemas Se trata de un mtodo experimental que
permite obtener el modelo de un sistema a partir de datos
reales.
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- Proceso de identificacin Obtencin de datos de entrada salida
Tratamiento previo de los datos Eleccin de la estructura del modelo
Obtencin de los parmetros del modelo Validacin del modelo
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- Mtodos de identificacin Mtodos no Paramtricos Mtodos
Paramtricos
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- Mtodos no Paramtricos La identificacin no paramtrica se lo
realiza en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia.
Entre los principales tenemos: Anlisis de respuesta transitoria
Anlisis en el dominio de la frecuencia Anlisis de correlacin
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- Mtodos Paramtricos Estn descritos mediante una estructura y un
numero finito de parmetros que relacionan las seales de inters del
sistema.
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- Aplicacin del Sistema Industrias de Elaboracin de chocolate:
Temperado del chocolate
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- Componentes del prototipo Tanque de almacenamiento Bomba
Intercambiador de calor Dispositivo de enfriamiento Sensor de
temperatura Resistencia elctrica
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- Diagrama del prototipo
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- Sistema Real
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- Circuito electrnicos Circuito de control Circuito de
Fuerza
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- Circuito de control
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- Circuito de fuerza
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- DISEO DE LA SEAL DE ENTRADA
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- Obtencin del tao dominante
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- Para obtener el valor de paso se realiza lo siguiente: Para la
obtencin del tao, se debe obtener el 63% del valor paso Tpaso se le
debe sumar la temperatura inicial. Para este valor de temperatura
de la grfica se obtiene el respectivo tiempo
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- Tiempo muerto Una vez determinados todos estos par metros se
puede calcular el tao dominante mediante la siguiente expresi
n:
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- Obtencin del tiempo de muestreo El tiempo de muestreo viene
dado por la siguiente expresin: Segn el teorema de Nyquist Para y
expresando la frecuencia en radianes
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- El ancho de banda del sistema De tal manera se puede encontrar
el lmite para el tiempo de muestreo Como resultado tenemos:
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- El diseo de la seal de entrada (seal PRBS), es realizado con el
programa Input Design Gui, aplicacin realizada en Matlab por Daniel
E. Rivera y Martin W. Braun
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- Anlisis de correlacin
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- Seal de entrada
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- Proceso de Identificacin
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- Seal de salida - entrada
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- Para elegir el mejor mtodo de parametrizacin de la planta se
tomar en cuenta los siguientes criterios: Modelo de Salida Anlisis
residual Respuesta del modelo Parsimonia
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- Modelo ARX Esta dado por la siguiente ecuacin:
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- Modelo arx121
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- Anlisis residual modelo arx121
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- Respuesta modelo arx121
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- Tabla de anlisis de los modelos
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- Funcin de transferencia A(q) = 1 - 0.9662 q^-1 B(q) = -0.1728
q^-1 - 0.234 q^-2
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- Funcin de transferencia
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- Simulacin de la funcin de transferencia
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- Diseo del controlador
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- A continuacin se muestra un diseo bsico de un sistema en lazo
cerrado usando un controlador.
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- OBJETIVO DEL CONTROLADOR A DISEAR El control que se diseara
deber mantener una temperatura constante del agua a 35 grados
aproximadamente. el tiempo de estabilizacin deseado debe ser
aproximadamente la mitad del tiempo de estabilizacin en lazo
abierto. El sobre nivel porcentual no debe ser mayor al 8%.
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- Sisotool
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- Lugar geomtrico de las races
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- Respuesta del controlador
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- Funcin de transferencia del controlador Se obtiene la funcin de
transferencia del controlador.
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- Validacin del controlador
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- CONCLUSIONES Es muy importante disear la seal de entrada, ya
que con ella se realiza el proceso de la identificacin. Otro punto
a considerar es el tiempo de muestreo, ya que si se tiene un tiempo
de muestreo muy lento hace perder la efectividad de los sistemas de
control y si el tiempo de muestreo es muy rpido se obtendrn
demasiados datos innecesarios.
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- CONCLUSIONES Para el diseo del controlador se utiliz la
aplicacin sisotool de matlab, la cual nos permite analizar la
respuesta del sistema a travs del lugar geomtrico de las races, aqu
se decide en cuanto tiempo quiere que se estabilice el sistema y
cuanto sea el porcentaje de sobre nivel. Finalmente se observ que
el controlador cumple con lo deseado.
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- RECOMENDACIONES Si se requiere tener una mayor precisin en la
lectura de la temperatura se recomienda usar una pt100 debido a que
este tipo de sensor es ms preciso, tambin hacer uso de algn
transductor. En cambio s se necesita que el proceso sea un poco ms
rpido se podra aumentar la potencia de la resistencia
calefactora.
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- RECOMENDACIONES Se recomienda al momento de disear la seal de
entrada realizar varias pruebas, para de esta manera poder comparar
las pruebas y tomar una decisin ms apropiada. Tambin realizar el
anlisis de correlacin o cra correspondiente.
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- RECOMENDACIONES No solo evaluar el porcentaje de error, sino
tambin tener en cuenta el anlisis residual, la respuesta al modelo
ya que pueden que estos valores no sean correctos y esto podra
causar problemas al momento de disear el controlador.
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- GRACIAS