Evaluación de controladores en procesos con dinámica compleja

Abstract

Los fenómenos de respuesta inversa y retraso de transporte son comunes en el control de procesos industriales y tienen un impacto significativo en la eficiencia y estabilidad del sistema. Muchos de los procesos que encontramos en la industria presentan estos fenómenos, sin embargo, los algoritmos de control que se suelen impartir en el pregrado no tienen en cuenta las características de estos sistemas. El presente trabajo analiza los algoritmos más empleados en el control de procesos que presentan un comportamiento dinámico complejo, inestable, de fase no-mínima y sistemas con retardos. Se refiere, el estado del arte a partir de publicaciones científicas comprendidas entre los años 1980 a la actualidad, indexadas en bases de prestigio internacional para esta área de investigación. Siguiendo las tendencias internacionales, se propone el uso del Método de Control Predictivo (MPC) como tipo de control ideal en el manejo de dichas restricciones de una manera sistemática durante el diseño del modelo de la planta para lograr un buen compromiso con las características de funcionamiento del controlador. Se realiza el diseño y simulación, utilizando las estrategias PID, y Control Predictivo basado en Modelo, aplicadas a los casos de estudio mediante la herramienta de programación Matlab. Esta propuesta contribuye a demostrar la superioridad del MPC ante otros algoritmos generalizados y su fiabilidad para ser implementado en el efecto de las perturbaciones, permitiendo al controlador conducir la salida a la trayectoria de referencia deseada, en aras de elevar la eficiencia y el rendimiento del proceso.

Inverse response and transport delay phenomena are common in industrial process control and have a significant impact on system efficiency and stability. Many of the processes that we find in the industry present these phenomena, however, the control algorithms that are usually taught in undergraduate studies do not take into account the characteristics of these systems. This report analyzes the most widely used algorithms in the control of processes that exhibit complex, unstable, non-minimum phase dynamic behavior and systems with delays. It refers to the state of the art based on scientific publications from the 1980s to the present, indexed in databases of international prestige for this area of research. Following international trends, the use of the Predictive Control Method (CPM) is proposed as the ideal type of control in the management of such constraints in a systematic way during the design of the plant model to achieve a good compromise with the operating characteristics of the controller. The design and simulation are carried out, using PID and ModelBased Predictive Control strategies, applied to the case studies using the Matlab programming tool. This proposal contributes to demonstrate the superiority of the MPC over other generalized algorithms and its reliability to be implemented in the effect of perturbations, allowing the controller to drive the output to the desired reference path, in order to increase the efficiency and performance of the process.