Implementación de un control predictivo basado en modelo aplicado a un sistema de control de caudal de agua didáctico
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Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM)
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The proportional-integral-derivative controller -PID- has become the most used tool of regulation of process variables, and so it has been applied indiscriminately on linear and nonlinear dynamic systems, resulting in control problems in the industry, occurring loss of efficiency in productivity and decreased quality of manufactured products. Among the modern control techniques that have emerged to respond to those applications in which the PID controller has not operated satisfactorily, there is the model based predictive control -MPC-. This control algorithm has been characterized by its great capacity to respond, however, its expansion in the industrial sector has been slow, as it has been commercialized for specific applications. This paper presents an application of MPC on the regulation of water flow in a laboratory system using commercial control equipment and instrumentation, describing the formulation process control algorithm, the technical assistance required for the execution of experimental tests necessary to obtain the mathematical model of the plant and finally implementing the proposed control technique. The results evidence the great possibilities of applying effectively this control technique in variable regulation of general dynamic systems.
El controlador proporcional integral derivativo -PID- se ha convertido en la herramienta de regulación de variables de proceso más utilizada, y por ello se ha aplicado de forma indiscriminada sobre sistemas dinámicos lineales y no lineales, generando problemas de control en el sector industrial, produciéndose pérdida de eficiencia en la productividad y disminución de la calidad de los productos manufacturados. Dentro de las técnicas de control moderno que han surgido para responder en aplicaciones en las cuales el controlador PID no ha operado satisfactoriamente, está el control predictivo basado en modelo -CPM-. Este algoritmo de control se ha caracterizado por su gran capacidad de respuesta, sin embargo, su expansión en el sector industrial ha sido lenta, ya que ha sido comercializado para aplicaciones particulares. Este artículo presenta resultados experimentales de la aplicación de un CPM sobre la regulación de caudal de agua en un sistema didáctico, utilizando equipos de control e instrumentación comerciales, describiéndose en el proceso la formulación del algoritmo de control, las intervenciones técnicas requeridas para la ejecución de las pruebas experimentales necesarias para obtener el modelo matemático de la planta y aplicar finalmente la técnica de control propuesta. Los resultados obtenidos evidencian las grandes posibilidades de aplicar eficientemente esta técnica de control en la regulación de variables de sistemas dinámicos generales.
El controlador proporcional integral derivativo -PID- se ha convertido en la herramienta de regulación de variables de proceso más utilizada, y por ello se ha aplicado de forma indiscriminada sobre sistemas dinámicos lineales y no lineales, generando problemas de control en el sector industrial, produciéndose pérdida de eficiencia en la productividad y disminución de la calidad de los productos manufacturados. Dentro de las técnicas de control moderno que han surgido para responder en aplicaciones en las cuales el controlador PID no ha operado satisfactoriamente, está el control predictivo basado en modelo -CPM-. Este algoritmo de control se ha caracterizado por su gran capacidad de respuesta, sin embargo, su expansión en el sector industrial ha sido lenta, ya que ha sido comercializado para aplicaciones particulares. Este artículo presenta resultados experimentales de la aplicación de un CPM sobre la regulación de caudal de agua en un sistema didáctico, utilizando equipos de control e instrumentación comerciales, describiéndose en el proceso la formulación del algoritmo de control, las intervenciones técnicas requeridas para la ejecución de las pruebas experimentales necesarias para obtener el modelo matemático de la planta y aplicar finalmente la técnica de control propuesta. Los resultados obtenidos evidencian las grandes posibilidades de aplicar eficientemente esta técnica de control en la regulación de variables de sistemas dinámicos generales.