Diseño e Implementación de varios tipos de controladores para un Reactor Continuo tipo Tanque Agitado CSTR.
Enviado por Victor Santos • 15 de Octubre de 2016 • Documentos de Investigación • 717 Palabras (3 Páginas) • 232 Visitas
Simulación de la Planta en Lazo Abierto
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[pic 2]
Para un valor de referencia de 316 oK, la respuesta del reactor en lazo abierto es la que se muestra en la parte superior, donde se puede observar que la temperatura en estado estable del reactor es aproximadamente 355 oK.
Los controladores a diseñar mejoraran la respuesta de la planta en estado estable, para el rango de operación necesario para que la reacción química ocurra de forma correcta.
Simulación Planta en Lazo Cerrado Sin Controlador
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Modelación de la Planta, a través del transmisor de temperatura
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Como podemos observar a la salida del transmisor de temperatura, el reactor, se comporta como un sistema de fase no mínima, por lo cual se lo modelara utilizando un método aproximado:
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Para nuestro caso:
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Donde obtenemos, la siguiente respuesta, que la compramos con la obtenida en el reactor:
[pic 16] | [pic 17] |
Diseño del Controlador PID
A partir de esta función de transferencia aproximada, se procederá a calcular las constantes del controlador PID, utilizando la regla de Ziegler-Nichols (Curva de Reacción):
[pic 18]
CONTROLADOR | Kc | Ti | Td |
Proporcional (P) | /[pic 19][pic 20] | ∞ | 0 |
Proporcional más Integral (PI) | 0.9*/[pic 21][pic 22] | /0.3[pic 23] | 0 |
Proporcional más Integral más Derivativo (PID) | 1.2*/[pic 24][pic 25] | 2*[pic 26] | 0.5*[pic 27] |
[pic 28]
[pic 29]
[pic 30]
[pic 31]
A continuación se muestran las respuestas de la planta en lazo abierto, lazo cerrado con y sin controlador:
[pic 32]
Para cumplir los objetivos deseados, es necesario obtener el controlador en tiempo discreto, por lo que se discretizo el controlador, para posteriormente obtener la ley de control:
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[pic 34]
[pic 35]
Pruebas Controlador PID
Error:
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Señal de Control para el actuador (Válvula):
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Variables a Controlar:
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Comparación de la respuesta de Temperatura del reactor
Sin Controlador | Con Controlador |
[pic 39] | [pic 40] |
Modelo Implementado
[pic 41]
Diseño del Controlador en Cascada
Para la selección de la perturbación a controlar en el lazo interno, se procede a realizar pruebas para observar que parámetro afecta en mayor proporción a la principal variable a controlar; por lo que se aplica perturbaciones individuales, de un valor no superior al 10% del valor en estado estable:
Entrada con perturbación en el Caudal:
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Respuesta de la Temperatura a una perturbación en el Caudal de Entrada:
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Respuesta de la Temperatura a una perturbación en la Concentración de Entrada:
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Respuesta de la Temperatura a una perturbación en la Temperatura de Entrada de la Camisa:
Para el caso de la Temperatura de Entrada de la camisa, únicamente se perturbó la entrada en un valor de 1% en comparación al Caudal de Entrada y la Concentración de Entrada:
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Podemos concluir entonces, que el parámetro que afectará en mayor proporción a la salida a controlar es la Temperatura de la camisa, por lo que se diseñará el lazo interno en base a esta perturbación.
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