Identificación y diseño del controlador para un

sistema regulador de presión en una planta de

refrigeración. Eliana Ormeño Mejía.Miguel Vivert del Pino

OBJETIVOS

Obtener una representación matemática de un proceso de refrigeración industrial, mediante técnicas experimentales de identificación.

Diseñar un adecuado controlador que permita manipular la temperatura en un rango deseado para el modelo obtenido e implementarlo en el sistema real.

Optimizar un proceso frigorífico industrial

Ciclo de refrigeración por compresión mecánica de vapor

Objetivos de control del proceso

Controlar la temperatura dentro de una cámara frigorífica. Para ello sabemos que:

La temperatura del refrigerante guarda relación con la presión.

La presión de vaporización esta determinada por el dispositivo de expansión.

Diseño de la Planta

Bases del diseño:

Temperatura mínima a alcanzar. Tiempo en que se desea alcanzar dicha

temperatura. Volumen interno o externo de la cámara.

Diagrama de la planta

Compresor Condensador

forzado Evaporador Filtro deshidratador Visor liquido Válvula solenoide Tubo capilar

Acumulador de succión.

Tanque recibidor de líquido

Presostato Sensores de

presión y temperatura

Cámara de enfriamiento

Componentes de la planta

Sistema Real

Circuitos eléctricos y electrónicos

Circuito de fuerza Circuito

acondicionador de señal de los sensores de temperatura

Circuito de control

Circuito de mando del sistema de refrigeración

Circuito de mando de la resistencia de carga

Protecciones generales

Circuitos eléctricos y electrónicos

Diseño de la señal de entrada

La señal debe ser amigable con la planta. Debe ser lo más corta posible. Debe considerarse el Tao dominante de la

planta. Elegir un periodo de muestreo adecuado

para no malgastar recursos del ordenador.

Obtención del Tao.

Varias pruebas al escalón.

Escalón[V]

%apertura válvula [Seg] [Seg] [Seg] [°C]

1 20% 2100 400 1900 -12.5

0.5 40% 1600 240 1500 -10

0.33 60% 1400 120 1340 -7

0.2 100% 1100 90 1055 -5.2

Señales Multiseno generadas

Prueba

[seg] [seg]

Tiempo de

cambio[seg]

# de ciclos

# de sinusoi

des

Duración de la

prueba[seg]

1 950 2000 1492 600 2 25 76800

2 950 2400 1492 1200 1 10 45600

3 1500 2400 2352 1200 1 10 45600

4 1500 2400 2352 1800 1 10 46800

5 2000 2300 3142 2700 1 6 48600

Señal Multiseno escogida

Prueba[seg] [seg]

Tiempo de

cambio[seg]

# de ciclos

# de sinusoi

des

Duración de la

prueba[seg]

5 2000 2300 3142 2700 1 6 48600

Serie de tiempo de la señal Multiseno

Adquisición de datos y tratamiento de las señales.

Adquisición de datos y tratamiento de las señales.

Respuesta de la Planta: Respuesta de la Planta filtrada:

Selección de los datos para el proceso de identificación

Selección de los datos para el proceso de identificación

Selección de los datos para el proceso de identificación

La señal y1 está compuesta por 1080 muestras. Se han escogido:

540 datos para la estimación del modelo (y1e).

540 datos para la validación (y1v).

Identificación Paramétrica: Selección del modelo Luego de realizar varias pruebas con cada

uno de las estructuras paramétricas se escogieron las mejores.

Nombre del Modelo

Aprox

arx1023 76.11%

armax7652 85.48%

oe432 80.81%

bj42323 80.07%

Simulación de la armax7652 con los datos de validación.

Análisis residual.

Modelo escogido

Se escogió el modelo ARMAX7652 quedando la siguiente función de transferencia en LAPLACE.

Simulación del modelo

Resultados de la Simulación

Diseño del controlador

Esquema de lazo cerrado de la planta

Función de transferencia y constantes del compensador

Pruebas con el controlador en la planta real

Respuesta de la planta en el tiempo

Conclusiones

Luego de realizar varias pruebas con diferente estructura de modelos, se puede concluir que el modelo que mejor se ajusta a nuestro sistema es el ARMAX.

Para la validación del modelo matemático determinado se usaron datos de pruebas con la planta real, los que demostraron que proceso de identificación fue realizado con éxito.

Recomendaciones

Realizar varias pruebas con varias señales de entrada para observar cual se aproxima más al original.

Seleccionar la variable de control que sea más lineal posible sino es el caso, intentar por medio del ordenador linealizarla.

¿…?

¡Muchas Gracias!

Un trabajo que aspira, aunque sea

humildemente, a ser considerado como una

pieza de arte, debe encontrar su justificación

en cada línea.

Joseph Conrad.