CONTROL PREDICTIVO

UNIVERSIDAD DEL BIO BIO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DPTO. INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CONTROL PREDICTIVO: ELEMENTOS BÁSICOS,
ALGORITMOS Y RESTRICCIONES

Valentina Lara Zurita
Ing. Civil en Automatización

Curso de Control por Computador
ENSAYO
Abril de 2013

En la actualidad los sistemas de control deben satisfacer ciertos criterios como lo son los de seguridad,
ambientales,calidad de producción la cual debe cumplir con ciertas especificaciones en una demanda que es variable,
además de los criterios económicos para el mantenimiento de las variables de proceso y minimización en los costos de
operación. Es por esta razón que hoy en día el principal objetivo de los sistemas de control es actuar sobre variables
manipuladas para poder satisfacer dichos criterios. Existenvariadas metodologías de control para cumplir con este
objetivo, pero la diferencia de ellas radica en las técnicas empleadas en la formulación matemática de los criterios y en
la manera de representar los procesos. Según lo anterior, MPC (Model Based Predictive Control) parece poseer las
mejores herramientas dentro de sus técnicas para afrontar los retos anteriormente mencionados.
Según unestudio realizado por Takatsu et. al, seleccionar una buena estrategia de control y equipos,
configurar de manera flexible el sistema, poseer especificaciones apropiadas y un buen análisis del proceso parecen ser
claves fundamentales en el éxito de la automatización del proceso, mientras que la inexactitud del modelo, ausencia de
análisis del proceso, mala selección de sensores, estrategias decontrol, actuadores y equipo de control, además de una
configuración rígida del sistema y perturbaciones conllevan al fracaso, presentándose así los principales problemas de
control que son la interacción, perturbación, retardos, no linealidad, entre otros. Dentro de este mismo estudio se
analizó el estado de distintas técnicas de control siendo el autoajuste y control adaptativo los quepresentaron una baja,
mientras que neuronal y H∞ comenzaron a utilizarse con el tiempo. Pero sin duda MPC es la técnica que presenta mayor
grado de satisfacción y expectativas, ya que adquirió gran popularidad por su simplicidad en el algoritmo y uso del
modelo de respuesta impulso o escalón que si bien tienen una gran cantidad de parámetros que espacios de estados o
función de transferencia, sonpreferidos por ser intuitivos y necesitar menos información para identificar.
Actualmente MPC se desenvuelve principalmente en el sector petroquímico e integra diversas disciplinas como
control optimo, control estocástico, control de procesos con tiempos muertos, control multivariable o control con
restricciones. No utiliza modelos claros para predecir la salida en futuros instantes de tiempo perosi minimiza la función
objetivo con el cálculo de señales de control, también usa estrategia deslizante que consiste en el desplazamiento del
horizonte hacia el futuro de cada instante de tiempo, esto es, aplicar la primera señal de control en cada instante y
desechar el resto, esto se va repitiendo en cada instante de muestreo. El control predictivo es intuitivo y relativamente
fácil desintonizar, multivariable, posee compensación del retardo, controla gran variedad de procesos y es muy útil
cuando se conocen futuras referencias, pero posee ciertas desventajas como lo son la excesiva carga de cálculo y la
disponibilidad del modelo apropiado para que pueda funcionar.
Los controladores de la familia de los MPC poseen una estrategia y para llevarla a cabo utilizan el modelo parapredecir las señales futuras del proceso basándose en las futuras señales de control. Estas señales son calculadas por el
optimizador teniendo en cuenta la función de coste y las restricciones. El optimizador es el que proporciona las acciones
de control.
Los controladores predictivos en si están basados en tres elementos que son el modelo de predicción, la
función objetivo y la ley de...