Diseño y propuesta de implementación del control de nivel en un proceso de dos tanques acoplados mediante control predictivo

Abstract

La presencia de tanques hidráulicos en actividades industriales es recurrente debido a la gran cantidad de industrias que utilizan fluidos en sus procesos de producción. Para el correcto funcionamiento de estos procesos, es necesario contar con un adecuado control del nivel para que se logre aprovechar al máximo los recursos hidráulicos. En este trabajo se desarrolla un sistema de control de nivel multivariable aplicado a una planta de dos tanques acoplados, el cual es un proceso frecuente en la industria, asimismo, para este fin, se utilizó una estrategia del control predictivo basado en modelo, denominada control predictivo por matriz dinámica. Esta investigación comienza revisando el estado del arte de las técnicas de control que se han diseñado para estos procesos basadas en teorías de control clásico, control moderno y control avanzado, entre estos últimos los controladores predictivos. Luego se presenta la base teórica del control predictivo por matriz dinámica. De igual manera, se describe el modelo matemático lineal de la planta piloto de dos tanques acoplados del Laboratorio de Control Avanzado de la PUCP el cual servirá como modelo de referencia para el diseño. Posteriormente, se procede a diseñar el controlador requerido para esta aplicación. En el proceso de sintonización de los parámetros del mismo se aplicaron dos métodos recopilados de la literatura: el clásico de Shridar y Cooper y otro basado en el algoritmo de optimización PSO. Las respectivas simulaciones están orientadas a comparar el desempeño del controlador sintonizado con cada uno de estos métodos a fin de identificar las ventajas que ofrece cada uno. Finalmente, se desarrolla una propuesta de implementación del controlador diseñado con el propósito de mostrar una forma posible de implementar el diseño obtenido en un entorno industrial.