Evaluación de desempeño de controladores para regulación de temperatura y nivel en tanques en cascada
Abstract
Este proyecto se fundamenta en la evaluación de desempeño de tres estrategias de
control para la regulación de nivel y temperatura del tanque central de una planta
piloto de tanques en cascada, la cual fue construida por los autores junto con el
apoyo de los semilleros de investigación con los que cuenta la Escuela de Ingeniería
Electrónica extensión Tunja. Las técnicas de control a evaluar son control PID
(Proporcional, Integral, Derivativo), algebraico y por lógica difusa.
Para la implementación de dichos controladores, fue necesario obtener un modelo
matemático que describiera la dinámica del sistema a controlar, éste proceso se
realizó a partir de dos técnicas, modelamiento matemático e identificación de
sistemas por medio del toolbox especializado de MATLAB®. Los modelos obtenidos
con los cuales se realizaron los diseños fueron los entregados por el método de
identificación de sistemas, correspondientes a un modelo no lineal Hammerstein-
Wiener para el nivel y una función de transferencia de un polo y un cero para la
temperatura. A partir de estos modelos se diseñaron, simularon e implementaron
los tres tipos de controladores a evaluar sobre un módulo de control industrial con
Controlador Lógico Programable (PLC por sus siglas en inglés), conectado a la
planta piloto, adquiriendo las curvas de respuesta ante tres condiciones: una
referencia inicial, una perturbación y un cambio de referencia. Dichas curvas se
analizaron para obtener parámetros de desempeño, comparándolos entre sí y
encontrando el controlador más adecuado para realizar la regulación de nivel y
temperatura.
Los resultados obtenidos muestran que la mejor alternativa para realizar el control
propuesto es un controlador por lógica difusa, la segunda mejor alternativa es el
controlador PID. Finalmente, el controlador algebraico es la alternativa que cumplió
en menor proporción los parámetros