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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