Uso de estrategia de control de predictor de Smith en microcanal

Abstract

La planta Microcanal, perteneciente al Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Concepción es un canal experimental, el cual simula el comportamiento de un canal de regadío. Dicha planta posee un tiempo de retardo asociado al transporte, el cual dificulta el proceso de realizar un control óptimo en dicho proceso. En trabajos previos fue posible controlar la planta mediante un controlador PI simple, sin embargo los resultados no son los esperados debido al retardo presente. Una solución posible es la aplicación de la estrategia de control de Predictor de Smith, con el fin de eliminar el retardo de la ecuación característica en lazo cerrado, reduciendo así las oscilaciones de la variable a controlar y los tiempos de asentamiento de ésta misma. De esta forma es posible realizar un seguimiento al valor de referencia de forma adecuada. En este trabajo se valida la idea de aplicar la estrategia de Predictor de Smith para controlar una y dos piscinas de dicho canal. Esta planta es completamente no lineal, por lo que obtener un modelo exacto de ella es una tarea complicada. Es por ello que se debe implementar un control robusto, debido a que existen incertidumbres en el modelo. De esta forma es posible tolerar errores sin sacrificar desempeño al momento de controlar. Se busca demostrar que con un modelo aproximado es más que suficiente para obtener mejores resultados que un controlador P.I simple. Para ello se obtienen múltiples modelos de la planta por zonas, dependiendo de la apertura de las compuertas y el valor del nivel de agua en las piscinas. En el caso de una piscina, los resultados revelan que es posible ajustar la planta a un modelo de primer orden con retardo, y que aplicando dicho modelo en la estrategia de control de Predictor de Smith se obtiene una mejora de hasta un 2.3 veces con respecto a un controlador PI normal sintonizado por método de Z.N, dependiendo del punto de operación en el que se trabaje. Para el caso de control de dos piscinas, una aproximación suficiente son las ecuaciones no lineales que describen el comportamiento de descargas de tanques acoplados mediante balances de masas. El predictor demuestra una superioridad al momento de realizar control, posee un seguimiento de hasta 1.38 veces más rápido que un PI normal y un fuerte rechazo a las perturbaciones inducidas entre cada actuador al regular el nivel de cada piscina.