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