Tarea practica de control inteligente

Antonio Gonzalez Torres

Departamento de Informatica y Automatica,Facultad de Ciencias,

Universidad de Salamanca.Plaza de los Caıdos, s/n37008 Salamanca, Espana

{agtorres}@usal.es

http://informatica.usal.es

1 Primera parte: modelo del proceso en lazo abierto

Objetivo: Generar datos de prueba en respuesta a saltos en lazo abierto y aprender a describirel comportamiento dinamico del proceso con un modelo de primer orden con tiempo muerto(FOPDT).

1. Arrancar la aplicacion Control Station y en los “Casos de Estudio” de la pantalla principalelegir el intercambiador de calor. Leer la descripcion del proceso (boton Help). Comenzar lasimulacion. Interpretar el significado de las distintas variables. Hacer ligeros cambios en losvalores de las “cajas blancas” y observar el comportamiento del proceso.

Cuando se cambia el valor del campo “Warm Liquid Flow” a valores bajos sube la tem-peratura de salida del lıquido. La razon es que al inyectar menos lıquido templado elintercambiador se llena con mas lıquido caliente y al mantenerse constante el flujo delıquido de enfriamiento la temperatura del lıquido que sale del intercambiador es masalta. En cuanto a los cambios del valor de “Controller Output %”, cuando el controladorse regula para que el flujo de salida sea bajo el intercambiador de mezclara expulsara ellıquido mas caliente.

2. Para analizar el comportamiento de un proceso hay que ajustar un modelo dinamico con losdatos del proceso. Los datos adecuados comienzan con el proceso en estado estacionario (puntode operacion). Despues hay que hacer un cambio bastante grande y rapido en la senal de salidadel controlador para ası forzar una respuesta clara en la variable controlada.

Considerar por ejemplo una situacion en la que se desea que la temperatura de diseno dela corriente de salida sea de 134 oC y donde la perturbacion de aceite caliente tiene un flujoesperado de alrededor de 30 L/min durante un uso normal.

Establecer el punto de diseno en este valor. Para ello, en lazo abierto, encontrar el valor dela salida del controlador (que manipula el caudal del refrigerante) que hace que la temperaturade la medida se situe en los de 134 oC.

ysetpoint = oCu0 = %

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El proceso esta ya en el punto de operacion disenado. Esperar hasta que toda la dinamica sehaya desplazado fuera de la ventana de la grafica (esperar hasta que solamente se observen lıneasrectas) y reescalar las graficas pulsando el icono Rescale Vertical Axis de la barra de herramientas.

Para obtener la salida de lıquido a 134 ◦C se requiere ajustar el campo “Controller Output%” a un valor de 42.0, como muesta la figura 1.

Fig. 1. Ajuste de ´´Controller Output %” para obtener lıquido a 134 ◦C

3. Para analizar ahora la dinamica del proceso alrededor de la temperatura de diseno partir delvalor calculado de u0 y realizar un salto ascendente de amplitud 10. Cuando la salida se estabiliceen el nuevo valor estacionario detener la simulacion (boton Pause) y ampliar la representaciongrafica (boton Plot).

Para obtener un modelo de primer orden con retardo (FOPDT) para este proceso hay quemedir sobre la grafica de la respuesta los valores de la ganancia del proceso Kp, constante detiempo τp y tiempo muerto Θp.

Repetir el procedimiento anterior para un segundo salto en la salida del controlador, incre-mentandola de nuevo en 10 y anotar los valores obtenidos.

Tarea practica de control inteligente 3

Los resultados de los dos experimentos se muestran en la tabla 1. La ejecucion de CStationdespues de cambiar los parametros y el grafico con los resultados se pueden ver en lasfiguras 2 y 3. En cuanto a los resultados del segundo experimento son ilustrados por lasfiguras 4 y 5.

Salto en salida del controlador Salto en salida del controlador

desde u0% a (u0 + 10)% desde (u0 + 10)% a (u0 + 20)%

U1 = % Y1 = U1 = 52% Y1 = 131.2

U2 = % Y2 = U2 = 62% Y2 = 128.9

∆U = ∆Y = ∆U = 10 ∆Y = −2.3

Kp = −0.28 Kp = −0.23

tSTART = 51.3 tSTART = 125.7

Y 63.2 = 134 + (0.632 ∗ −0.28) = 132.22 Y 63.2 = 131.2 + 0.632 ∗ −2.3 = 129.74

t63.2 = 52.5 t63.2 = 126.4

τ = t63.2− tSTART = 52.5− 51.3 = 1.2 τ = t63.2− tSTART = 0.7

tSTEP = 51.1 tSTEP = 125

Θ = 0.2 Θ = 0.7

Table 1: Variables despues de cambios en u0

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Fig. 2. Ajuste de parametros del intercambiador de calor para el primer experimento.

Fig. 3. Resultado del primer experimento del intercambiador de calor.

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Fig. 4. Ajuste de parametros del intercambiador de calor para el segundo experimento.

Fig. 5. Resultado del segundo experimento del intercambiador de calor.