ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

Presentación del tema: "ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL"— Transcripción de la presentación:

1 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 ELECTRICIDAD ESPECIALIZACIÓN ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL Presentada por: César Ernesto Wonsang Valle Carlos Eduardo Méndez Acevedo

2 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.

3 LA CALDERA Función de una caldera Tipos de Calderas Partes de la Caldera

4 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.

5 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

6 Modelo Matemático del Calderín
Balance de materia:

7 Modelo Matemático del Calderin

8 Modelo matemático del calderín
El modelo obtenido para el calderín se muestra en la figura :

9 Modelo matemático del calderin

10 Modelo matemático del calderín
Balance de Energía: Si la energía interna es entonces :

11 Modelo Matemático del Calderin
Donde (entalpía de condensación). Después:

12 Modelo matemático del calderín

13 Modelo matemático del calderín
Con estos análisis previos se presenta el balance de energía en simulink.

14 PLANTA VIRTUAL

15 RESPUESTA DE LA PLANTA-LAZO ABIERTO ANTE UNA SEÑAL DE ENTRADA PASO
Entrada Step de 30000lb/h correspondiente al set point de la caldera

16 RESPUESTA DE LA PLANTA-LAZO ABIERTO ANTE UNA SEÑAL DE ENTRADA PASO
Existe un efecto integrador por lo cual el sistema es inestable

17 RESPUESTA DE LA PLANTA-LAZO CERRADO ANTE UNA SEÑAL DE ENTRADA PASO
Respuesta de la planta en lazo cerrado

18 DISEÑO DE LA SEÑAL DE ENTRADA PRBS

19 DISEÑO DE LA SEÑAL DE ENTRADA MSS

20 ELECCION DE LA SEÑAL DE ENTRADA
PRBS

21 ELECCION DE LA SEÑAL DE ENTRADA
MSS

22 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.

23 PROCESO DE LA SEÑAL DE ENTRADA AL IDENT
Remover la media (se asemeje al ruido blanco ya que esta señal sería más amigable )

24 PROCESO DE LA SEÑAL DE ENTRADA AL IDENT

25 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.

26 ANALISIS DE CORRELACION
Orden de Filtro por default igual a 10

27 ANALISIS ESPECTRAL Blackman Tukey(Resolución de frecuencia por defecto)

28 IDENTIFICACION PARAMETRICAS
Los métodos utilizados fueron: ARX ARMX OE BJ

29 METODO ARX Coeficientes (na=2,nb=2,nk=1)

30 METODO ARMAX Coeficientes (na=2,nb=1, nc=2,nk=1)

31 METODO ARMAX Coeficientes (na=4,nb=1, nc=4,nk=4)

32 METODO OE Coeficientes (nb=1 nf=2 nk=3)

33 METODO BJ Coeficientes (nb=1 nc=2 nd=2 nf=2 nk=1)

34 ELECCION DEL MEJOR MODELO
Para tomar la decisión del método nos valemos de la respuesta al escalón, debido a que BJ y ARMAX 2121 son parecidas, como lo muestra la gráfica. BJ ARMAX

35 MODELO OBTENIDO La 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) = ( ) q^ ( ) q^-2 B(q) = ( e-007) q^-1 C(q) = ( ) q^ ( ) q^-2

36 CONTROLADOR Exportamos nuestra planta a SISOTOOL

37 CONTROLADOR Respuesta Discreta a continua

38 CONTROLADOR Trayectoria de raices

39 CONTROLADOR

40 CONTROLADOR

41 CONTROLADOR

42 CONTROLADOR

43 gRACIAS POR TODO LO ENSEÑADO…