Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo

Predictive control is one of the many control techniques that allows prediction in the behavior of a system. The present work will carry out a modeling of three tanks to implement a model-based predictive controller using the Matlab® MPC Tollbox. The project carried out four phases starting with the...

Full description

Autores:: Buelvas Sierra, Otilio Alejandro
Pastrana Arellano, Andrés

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2023

Institución:: Universidad Antonio Nariño

Repositorio:: Repositorio UAN

Idioma:: spa

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description	Predictive control is one of the many control techniques that allows prediction in the behavior of a system. The present work will carry out a modeling of three tanks to implement a model-based predictive controller using the Matlab® MPC Tollbox. The project carried out four phases starting with the modeling of the storage system which includes the elements for filling and emptying the tank. The second step is to design the MPC controller with delay times in mind. As a third phase, the storage system was simulated by introducing variables that allow us to validate the dynamic behavior of the system. Finally, the graphical interface that allows us to observe and manipulate the simulation in real time was executed. As a result, for a plant with three coupled tanks, the non-linear model that characterizes the dynamic response of the process was obtained, obtaining a model where the flow of the main valve is taken as the input variable and the level of the third tank as the output variable. On the other hand, the predictive control presents better performance values than the PID controller, both with very close settling times.
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Tesis de maestría,» Universidad Católica de Perú, Lima, Perú, 2018.[4] A. R. Pérez, A. A. de Conno y Á. D. Enríquez, «Desarrollo de un sistema de control adaptativo tipo programador de ganancia para la regulación del nivel en un tanque esférico», Revista Ingeniería UC, vol. 16, nº 3, pp. 34-44, 2009.[5] F. Sorcia, C. García, G. Valencia, G. Guerrero, M. Adam y R. Escobar, «Control Predictivo Distribuido Óptimo Aplicado al Control de Nivel de un Proceso de Cuatro Tanques Acoplados», Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial, vol. 12, nº 4, pp. 365-375, 2015.[6] B. Vargas, «Efectos del retardo en el control de lazo cerrado de plantas sobreamortiguadas», Revista de la Facultad de Ingeniería Industrial, vol. 15, nº 1, pp. 110-119, 2012.[7] A. Sánchez, «Desarrollo de algoritmos de control basados en control predictivo explícito. Trabajo fin de máster,» Escuela Técnica Superior de Tecnología, Universidad de Sevilla, Sevilla, España, 2021.[8] E. Hernández, J. L. Díaz y O. Pinzón, «Estudio del comportamiento de un Control MPC [Control Predictivo Basado en el Modelo] comparado con un Control PID en una Planta de Temperatura», Revista Facultad de Ingeniería, vol. 23, nº 37, pp. 45-54, 2014.[9] J. A. Vargas, J. A. López y L. Conde, «Sistema de Instrumentación y Control para Tanques de Almacenamiento de Agua Potable», Ingeniare, nº 17, pp. 69-85, 2014.[10] E. Moromenacho, C. Rosero y Y. Bravo, «Control predictivo de tanques acoplados», V Seminario de Eurolatinoameticano de Sistemas de Ingeniería, 2009.instname:Universidad Antonio Nariñoreponame:Repositorio Institucional UANrepourl:https://repositorio.uan.edu.co/Predictive control is one of the many control techniques that allows prediction in the behavior of a system. The present work will carry out a modeling of three tanks to implement a model-based predictive controller using the Matlab® MPC Tollbox. The project carried out four phases starting with the modeling of the storage system which includes the elements for filling and emptying the tank. The second step is to design the MPC controller with delay times in mind. As a third phase, the storage system was simulated by introducing variables that allow us to validate the dynamic behavior of the system. Finally, the graphical interface that allows us to observe and manipulate the simulation in real time was executed. As a result, for a plant with three coupled tanks, the non-linear model that characterizes the dynamic response of the process was obtained, obtaining a model where the flow of the main valve is taken as the input variable and the level of the third tank as the output variable. On the other hand, the predictive control presents better performance values than the PID controller, both with very close settling times.El control predictivo, es una de las tantas técnicas de control que permite la predicción en el comportamiento de un sistema. El presente trabajo realizará un modelado de tres tanques para implementar un controlador predictivo basados en modelos empleando la MPC Tollbox de Matlab®. El proyecto realizó cuatro fases iniciando con el modelado del sistema de almacenamiento donde se incluyen los elementos de llenado y vaciado del tanque. El segundo paso es diseñó controlador MPC teniendo en cuenta los tiempos de retardo. Como tercera fase se simuló el sistema de almacenamiento introduciendo variables que nos permitan validar el comportamiento dinámico del sistema. Finalmente, se ejecutó la interfaz gráfica que nos permita observar y manipular la simulación en tiempo real. Como resultado, para planta de tres tanques acoplados se obtuvo el modelo no lineal que caracteriza la respuesta dinámica del proceso, obteniendo un modelo donde se tiene como la variable de entrada el flujo de la válvula principal y como variable de salida el nivel del tercer tanque. Por otro lado, el control predictivo presenta mejores valores de desempeño que el controlador PID, ambos con tiempo de asentamiento muy cercanos.Ingeniero(a) Electrónico(a)PregradoPresencialMonografíaspaUniversidad Antonio NariñoIngeniería ElectrónicaFacultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y BiomédicaCartagenaMPCControlador de nivelTanques acopladosMPCLevel controllerTanks coupledControlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempoTrabajo de grado (Pregrado y/o Especialización)http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85GeneralORIGINAL2023_OtilioAlejandroBuelvasSierra.pdf2023_OtilioAlejandroBuelvasSierra.pdfProyecto de gradoapplication/pdf1810204https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/91df73c1-2fc1-4a76-a560-5b12b561b4a4/download51dbf9820c5beb08e8ac432299b7ce8fMD512023_OtilioAlejandroBuelvasSierra_FormatoAutores.pdf2023_OtilioAlejandroBuelvasSierra_FormatoAutores.pdfFormato Autorización de autoresapplication/pdf311212https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/bfbfa69f-c3e0-478f-9784-78b8c789622e/download4475b90a9e93a117554924dde9e23ffbMD522023_OtilioAlejandroBuelvasSierra_Acta.pdf2023_OtilioAlejandroBuelvasSierra_Acta.pdfActa de sustentaciónapplication/pdf510701https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/a7a7d32a-7ddc-430a-a6ad-ccf6c5be35bd/download9bc3fc32bfeb58cd8a916b9de1091991MD53123456789/7636oai:repositorio.uan.edu.co:123456789/76362024-10-09 23:10:53.066https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Acceso abiertoopen.accesshttps://repositorio.uan.edu.coRepositorio Institucional UANalertas.repositorio@uan.edu.co

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