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

id	UAntonioN2_cdfb382110674e4948f3e4eaae483d58
oai_identifier_str	oai:repositorio.uan.edu.co:123456789/7636
network_acronym_str	UAntonioN2
network_name_str	Repositorio UAN
repository_id_str
dc.title.es_ES.fl_str_mv	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo
title	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo
spellingShingle	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo MPC Controlador de nivel Tanques acoplados MPC Level controller Tanks coupled
title_short	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo
title_full	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo
title_fullStr	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo
title_full_unstemmed	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo
title_sort	Controlador predictivo de nivel para un sistema hidráulico de tres tanques acoplados sujetos a retardos de tiempo
dc.creator.fl_str_mv	Buelvas Sierra, Otilio Alejandro Pastrana Arellano, Andrés
dc.contributor.advisor.spa.fl_str_mv	Erazo Ordoñez, Christian Camilo
dc.contributor.author.spa.fl_str_mv	Buelvas Sierra, Otilio Alejandro Pastrana Arellano, Andrés
dc.subject.es_ES.fl_str_mv	MPC Controlador de nivel Tanques acoplados
topic	MPC Controlador de nivel Tanques acoplados MPC Level controller Tanks coupled
dc.subject.keyword.es_ES.fl_str_mv	MPC Level controller Tanks coupled
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.
publishDate	2023
dc.date.accessioned.none.fl_str_mv	2023-02-22T01:49:08Z
dc.date.available.none.fl_str_mv	2023-02-22T01:49:08Z
dc.date.issued.spa.fl_str_mv	2023-02-17
dc.type.spa.fl_str_mv	Trabajo de grado (Pregrado y/o Especialización)
dc.type.coar.spa.fl_str_mv	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.coarversion.none.fl_str_mv	http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
format	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv	http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/7636
dc.identifier.bibliographicCitation.spa.fl_str_mv	[1] J. F. Caipa, J. M. Salamanca y J. L. Rodríguez, «Control digital de nivel para sistemas de tanques interconectados mediante servo-válvula», Ingeniería Investigación y Desarrollo, vol. 10, nº 1, pp. 55-63, 2010. [2] C. A. Smith y A. B. Corripio, Principles and practice of automatic process control, 2a Edición ed., New York: John Wiley & Sons, 1997. [3] V. A. Sánchez, «Diseño de un sistema de control predictivo multvariable aplicado a un proceso hidráulico de cuatro tanques acoplados. 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.
dc.identifier.instname.spa.fl_str_mv	instname:Universidad Antonio Nariño
dc.identifier.reponame.spa.fl_str_mv	reponame:Repositorio Institucional UAN
dc.identifier.repourl.spa.fl_str_mv	repourl:https://repositorio.uan.edu.co/
url	http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/7636
identifier_str_mv	[1] J. F. Caipa, J. M. Salamanca y J. L. Rodríguez, «Control digital de nivel para sistemas de tanques interconectados mediante servo-válvula», Ingeniería Investigación y Desarrollo, vol. 10, nº 1, pp. 55-63, 2010. [2] C. A. Smith y A. B. Corripio, Principles and practice of automatic process control, 2a Edición ed., New York: John Wiley & Sons, 1997. [3] V. A. Sánchez, «Diseño de un sistema de control predictivo multvariable aplicado a un proceso hidráulico de cuatro tanques acoplados. 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 Nariño reponame:Repositorio Institucional UAN repourl:https://repositorio.uan.edu.co/
dc.language.iso.spa.fl_str_mv	spa
language	spa
dc.rights.none.fl_str_mv	Acceso abierto
dc.rights.license.spa.fl_str_mv	Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.uri.spa.fl_str_mv	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar.spa.fl_str_mv	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
rights_invalid_str_mv	Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) Acceso abierto https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
eu_rights_str_mv	openAccess
dc.coverage.spatial.spa.fl_str_mv	(Cartagena de Indias - Bolívar)
dc.publisher.spa.fl_str_mv	Universidad Antonio Nariño
dc.publisher.program.spa.fl_str_mv	Ingeniería Electrónica
dc.publisher.faculty.spa.fl_str_mv	Facultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Biomédica
dc.publisher.campus.spa.fl_str_mv	Cartagena
institution	Universidad Antonio Nariño
bitstream.url.fl_str_mv	https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/91df73c1-2fc1-4a76-a560-5b12b561b4a4/download https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/bfbfa69f-c3e0-478f-9784-78b8c789622e/download https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/a7a7d32a-7ddc-430a-a6ad-ccf6c5be35bd/download
bitstream.checksum.fl_str_mv	51dbf9820c5beb08e8ac432299b7ce8f 4475b90a9e93a117554924dde9e23ffb 9bc3fc32bfeb58cd8a916b9de1091991
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv	MD5 MD5 MD5
repository.name.fl_str_mv	Repositorio Institucional UAN
repository.mail.fl_str_mv	alertas.repositorio@uan.edu.co
_version_	1812928357533220864
spelling	Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)Acceso abiertohttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Erazo Ordoñez, Christian CamiloBuelvas Sierra, Otilio AlejandroPastrana Arellano, Andrés2044192827720441913264(Cartagena de Indias - Bolívar)2023-02-22T01:49:08Z2023-02-22T01:49:08Z2023-02-17http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/7636[1] J. F. Caipa, J. M. Salamanca y J. L. Rodríguez, «Control digital de nivel para sistemas de tanques interconectados mediante servo-válvula», Ingeniería Investigación y Desarrollo, vol. 10, nº 1, pp. 55-63, 2010.[2] C. A. Smith y A. B. Corripio, Principles and practice of automatic process control, 2a Edición ed., New York: John Wiley & Sons, 1997.[3] V. A. Sánchez, «Diseño de un sistema de control predictivo multvariable aplicado a un proceso hidráulico de cuatro tanques acoplados. 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

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

Publicaciones similares