escuela superior politecnica del litoral
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Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación “ Identificación y diseño del controlador para un sistema de regulación de nivel en una caldera. ” TESINA DE SEMINARIO Previo a la obtención del Título de: INGENIERO EN ELECTRICIDAD ESPECIALIZACIÓN ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación
“Identificación y diseño del controlador para un sistema de regulación de nivel en una caldera.”
TESINA DE SEMINARIO
Previo a la obtención del Título de:
INGENIERO EN ELECTRICIDADESPECIALIZACIÓN ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
Presentada por:
César Ernesto Wonsang ValleCarlos Eduardo Méndez Acevedo
OBJETIVOS PRINCIPALES Obtención de un modelo aproximado a una
planta real utilizando el método experimental de identificación de sistemas.
Diseñar un controlador acorde a la planta identificada.
Dar a conocer a la comunidad de la Espol y otras universidades esta técnica de uso practico en la industria.
LA CALDERA
Función de una caldera Tipos de Calderas Partes de la Caldera
IDENTIFICACIÓN DEL SISTEMA
ES LA MODELACIÓN DE SISTEMAS DINÁMICOS A PARTIR DE DATOS EXPERIMENTALES.APLICACIONES
Plantas industriales (industrias petroleras y de alimentos)
Sistemas electrónicos en general
Sistemas Biológicos y Bio-informáticos.
Sistemas económicos y financieros.
Sistemas sociales (desordenes y enfermedades).
DESARROLLO:
Diseño del experimento y ejecución.
Pre procesamiento de los datos.
Selección de la estructura del modelo.
Estimación de Parámetros. Validación del Modelo.
PLANTA VIRTUAL Modelo matemático del
calderín
Modelo matemático de la zona de combustión
Modelo matemático del recalentador
Modelo matemático del pre calentador de aire
Modelo matemático del colector de vapor
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERÍNBalance de materia:
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERIN
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERÍN
El modelo obtenido para el calderín se muestra en la figura :
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERIN
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERÍN
Si la energía interna es entonces :
Balance de Energía:
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERIN
Donde (entalpía de condensación).
Después:
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERÍN
MODELO MATEMÁTICO DEL CALDERÍN Con estos análisis previos se presenta el balance
de energía en simulink.
PLANTA VIRTUAL
RESPUESTA DE LA PLANTA-LAZO ABIERTO ANTE UNA SEÑAL DE ENTRADA PASO
Entrada Step de 30000lb/h correspondiente al set point de la caldera
RESPUESTA DE LA PLANTA-LAZO ABIERTO ANTE UNA SEÑAL DE ENTRADA PASO
Existe un efecto integrador por lo cual el sistema es inestable
RESPUESTA DE LA PLANTA-LAZO CERRADO ANTE UNA SEÑAL DE ENTRADA PASO
Respuesta de la planta en lazo cerrado
DISEÑO DE LA SEÑAL DE ENTRADA PRBS
DISEÑO DE LA SEÑAL DE ENTRADA MSS
ELECCION DE LA SEÑAL DE ENTRADA
PRBS
ELECCION DE LA SEÑAL DE ENTRADA
MSS
PRE-BLANQUEADO DE LA SEÑAL MSS
La gráfica de la correlación se observa una relación o función diferente a una constante los cual nos dice que existe una dinámica entra nuestra señal de entrada y salida.
PROCESO DE LA SEÑAL DE ENTRADA AL IDENT
Remover la media (se asemeje al ruido blanco ya que esta señal sería más amigable )
PROCESO DE LA SEÑAL DE ENTRADA AL IDENT
IDENTIFICACION NO PARAMETRICA
Análisis de Correlación: Tiempo de estabilización Tiempo muerto Numero de orden de la función Tao dominante
Análisis Espectral: Obtener la respuesta de frecuencia, específicamente
la ganancia de banda media.
ANALISIS DE CORRELACION Orden de Filtro por default igual a 10
ANALISIS ESPECTRAL
Blackman Tukey(Resolución de frecuencia por defecto)
IDENTIFICACION PARAMETRICAS
Los métodos utilizados fueron:
• ARX
• ARMX
• OE
• BJ
METODO ARX Coeficientes (na=2,nb=2,nk=1)
METODO ARMAX Coeficientes (na=2,nb=1, nc=2,nk=1)
METODO ARMAX Coeficientes (na=4,nb=1, nc=4,nk=4)
METODO OE Coeficientes (nb=1 nf=2 nk=3)
METODO BJ Coeficientes (nb=1 nc=2 nd=2 nf=2
nk=1)
ELECCION DEL MEJOR MODELO Para tomar la decisión del método nos valemos de la
respuesta al escalón, debido a que BJ 12221 y ARMAX 2121 son parecidas, como lo muestra la gráfica.
BJ
ARMAX
MODELO OBTENIDOLa respuesta obtenida que describe el comportamiento de nuestra planta es:
Modelo para señales discretas: A(q)y(t) = B(q)u(t) + C(q)e(t)
A(q) = 1 - 1.786 (+-0.0008515) q^-1 + 0.884 (+-
0.0006856) q^-2B(q) = 0.0002935 (+-9.359e-007) q^-1
C(q) = 1 + 1.108 (+-0.01695) q^-1 + 0.5506 (+-0.01696)
q^-2
CONTROLADORExportamos nuestra planta a SISOTOOL
CONTROLADORRespuesta Discreta a continua
CONTROLADORTrayectoria de raices
CONTROLADOR
CONTROLADOR
CONTROLADOR
CONTROLADOR
GRACIAS
POR TODO LO ENSEÑADO…