Implementación de un Filtro de Kalman extendido en tiempo real.

Abstract

En el presente documento se describe de forma detallada el proceso de diseño, simulación e implementación de un Filtro de Kalman Extendido para la planta piloto en los lazos de flujo, nivel y temperatura, ubicada en el laboratorio de control de procesos del DIE en la Universidad de Concepción. Para realizar el presente proyecto se realizó una búsqueda bibliográfica sobre los temas a incluir en el diseño, donde se consideró el comportamiento de los lazos a distintos cambios de entrada para realizar un modelo que representara de forma precisa el comportamiento de los lazos a aproximar, además del diseño de un algoritmo basado en Mínimos Cuadrados Recursivos y el Filtro de Kalman Extendido para la estimación de parámetros y salidas del sistema. Se estudiaron los comportamientos de los lazos de la planta a través de pruebas y posterior aproximación mediante un modelo discreto basado en espacios de estado, esto con la finalidad de ajustarse a la respuesta de la planta, en la cual los tres lazos mencionados tienen tiempos muertos diferentes. Con el modelo, se desarrolla un método recursivo para obtener los valores de los parámetros del modelo en cada instante de tiempo. Una vez hecho esto, se realiza la estimación de la salida con el Filtro de Kalman Extendido, analizando en una fase inicial las ecuaciones que componen al filtro y su impacto, para luego realizar una estimación simultanea de parámetros y estados con el filtro, esto tratando los parámetros del modelo como nuevos estados extendidos, logrando ajustarse al tiempo muerto del sistema y reduciendo el ruido añadido en la medición tomada por los sensores de la planta.