Modelado y diseño controlador para la planta de temperatura

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Andrés Felipe Vallejo elfos_11@hotmail.com, Julio César Coral jcoralo@hotmail.com

Informe Trabajo Final:
Modelado y diseño controlador para la planta de Temperatura
Resumen— En informe se muestra el procedimiento llevado a cabo para modelar la planta de intercambio de calor (PCT-13), una vez obtenido el modelo se muestran los pasos seguidos para el diseño para un controlador para esa plantasiguiendo unos requerimientos dados.

Palabras Clave: Controlador PI PCT-13, sistema de primer orden, tiempo de levantamiento, tiempo de retardo.

Introducción

En esta práctica se ha realizado el modelo de la planta asignada para el proyecto final del laboratorio de control I. Para ello modelamos la planta con el método de funciones de transferencia, por lo tanto la realización de la mismase dividió en 2 partes, la primera fue para encontrar el rango de operación lineal de la planta, la cual se encuentra entre 0.4 y 0.6 V, y una segunda que parte de que la planta esta operando en su región lineal, se le introduce un escalón y se mide su tiempo de respuesta, una vez obtenido el modelo de la planta y con unos requerimientos de funcionamiento dados pasaremos a realizar el diseño de uncontrolador PID.

Resultados y Análisis

2 Modelado Planta

El módulo que trabajamos en la práctica es el PCT-13 o modulo de control de temperatura, en este sistema la entrada será definida por una termocupla, que, conectada con un amplificador (PCT-10), que entrega una salida de voltaje entre cero y uno (mirar figura 1). La adquisición de datos y señal de referencia desde unacomputadora, bajo un programa en LabView 8.0.

Determinación de la región lineal.

El proceso de modelado se realizo en dos grandes bloques, un primer bloque para encontrar la región lineal de la planta y el segundo para el modelado de la planta en su región lineal previamente hallada.

Para la primera parte lo primer que se hizo fue calentar el agua del tanque de la planta hasta que llegarahasta su máxima temperatura, la cual fue de 85,3 ºC; luego, se encendió la bomba para que fluyera el agua fría del intercambiador de calor (que es el agua a la cual se le regula la temperatura) con un flujo de paso de 280cm3/s, después, enviamos un escalón de amplitud 1, que es la señal de amplitud máxima de la válvula motorizada, esta señal hace que el flujo de entrada del tanque máximo sea de 260cm3/s.
[pic]
Fig. 1. Diagrama de la planta a modelar.

Una vez estabilizada la temperatura máxima, de 65.2 ºC, fuimos decreciendo con escalones de -0.1 v hasta llegar a 0, estos datos se encuentran en la tabla 1, luego, estando en 0 v, a 41.8 ºC, elevamos la señal de referencia hasta 1 v, con escalones de 0.1 v, los cuales están consignados en la tabla 2.

Por último, se determina la regiónlineal analizando los datos de las tablas 1 y 2, cuyas graficas se encuentran en la figura 2, en la que se ve que la región lineal se encuentra para las señales de entrada entre 0.4 y 0.6 v.

|Vin (V) |Salida (mV) |
|1 |65.2 |
|0.8 |62.4 |
|0.6 |59.6 |
|0.4 |52.8 |
|0.2 |49.2|
|0 |41.8 |

Tabla 1. Tabla de datos para hallar la región lineal empezando en 1 y decrementando hasta 0.

Las mediciones que se consignaron en la tabla 1, deben, por teoría, ser iguales si se toman en sentido inverso, sin embargo no lo son debido entre otras cosas a la configuración de la planta, porque el agua fría a la que se le intercambia calor, serealimenta de un tanque, además el intercambiador de calor no esta enchaquetado, lo que hace que el intercambiador pierda calor, por lo tanto se genera una curva de histéresis considerable, sin embargo aún sigue siendo apta para la realización de un control que disminuya el error. Cabe anotar que los errores de las mediciones en la salida son de +- 0.1 mV.

|Vin (V) |Salida (mV) |
|0...
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