PRÁCTICA 5: Control PI para el sistema de nivel de un tanque

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE INGENIERIA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACION

PRACTICA 5

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INIDICE GENERAL

INIDICE GENERAL        1

PRÁCTICA 5: Control PI para el sistema de nivel de un tanque        2

OBJETIVOS        2

GENERAL        2

ESPECIFICOS        2

PROCEDIMIENTO        2

OBJETIVOS:

General:

• Realizar la implementación de un controlador PI para un sistema de nivel del tanque principal de la estación IPA2.

ESPECIFICOS:

• Encontrar las constantes correspondientes al controlador Kp y Ki que cumplan con los requerimientos solicitados.
• Mediante Simulink de Matlab realizar una simulación para observar el posible efecto del controlador sobre la planta.
• Realizar una comparación de las correspondientes simulaciones, entre la ideal realizada únicamente en Simulink y la real en la que interviene la estación.

PROCEDIMIENTO

1.        Abrir un script nuevo en Matlab, en la ventana de comandos ejecutar sisotool(G), donde G es la función de transferencia identificada de la planta de mezcla IPA 2.

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2.        Introducimos los requerimientos establecidos en esta práctica, para este ejemplo Tss=60 [s] y %SP=10

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1. Luego, seleccionamos el tipo de compensador que se va a sintonizar, en este caso un PI.

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1. Modificamos la trayectoria de las raíces y ubicamos los polos de lazo cerrado del sistema hasta que se cumplan aproximadamente los requerimientos solicitados.

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1. Exportamos el controlador hallado al workspace de Matlab e identificamos las constantes Kp y Ki

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1. Simulamos el sistema en lazo cerrado en Simulink tal como lo muestra el siguiente diagrama de bloques.

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1. Las gráficas que se deben obtener son las siguientes:

[pic 15]En la presente imagen se muestra una simulación realizada en Simulink del proceso idea utilizando solo el controlador y la identificación de la planta previamente realizada, podemos ver como en esta grafica el control es prácticamente perfecto ambas graficas encajan en un alto porcentaje, esto se debe a que no existe ninguna perturbación externa. [pic 16]

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Luego también utilizando el software de simulación, se intenta realizar una simulación no ideal en la que se pueda visualizar una respuesta lo más cercana a la realidad y en esta ya se pueden observar los desniveles, sin embargo, no se observa ningún sobre pico muy significativo al inicio del proceso. Sin embargo, al final para la estabilización si se nota un lapso de tiempo con un pico inferior llamativo, esto debido a que se intenta simular las perturbaciones externas a las que la planta se verá expuestas.

1. Finalmente aplicamos le controlador obtenido a la planta IPA 2 y registramos el nivel del tanque.

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Se realiza una comparación de las señales obtenidas, utilizando cuatro colores para identificarlas, de color amarillo se muestra la señal de referencia y muy cercana a la misma se muestra de color naranja la simulación ideal misma que es muy cercana a la referencia y además a partir de la estabilización no ocupa un lapso de tiempo largo ni se muestra un bajo pico inferior muy notorio. De color celeste se muestra la gráfica aproximada a la real y vemos como en esta al inicio marca un sobre nivel poco notorio, pero al final para el proceso de estabilización si se demora en estabilizar incluso más que la señal real y también es de una amplitud mayor. Finalmente se muestra la gráfica real del resultado de aplicar controlador a la planta y ponerla en estado de operación en tiempo real, en esta se puede observar como al inicio del proceso se presenta un sobre nivel notorio y con oscilaciones esto se debe al arranque de la máquina, al final cuando empieza el proceso de estabilización también demora en estabilizarse y muestra oscilaciones lo curioso es que el tiempo que tarda es menor que el de la gráfica de la simulación aproximada. En la segunda grafica se muestra el esfuerzo que realiza el controlador cabe recalcar que esta grafica solo está entre valores de 0 a 100 debido al controlador.  

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