Sintonia de controladores

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Sintonía de controladores PID basado en la respuesta de un GPC: Aplicación a una planta de lodos activados
Ernesto A. Villarroel, Ludwig K. von Dossow Universidad de La Frontera, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Francisco Salazar 01145, Temuco
Abstract—Two PID controller tuning techniques are developed in this paper, having as setpoint the comparison with GPC-based controllers. Theyconsider the response of both controllers as comparison criteria. The first method works with the open-loop response, whereas the second utilizes the closed-loop response of the whole system as reference. Designed controllers are applied by simulation to an activated sludge plant, and performance is compared with PID controllers tuned with traditional methods.

Resumen—Dos técnicas de sintonía decontroladores PID se desarrollan en este trabajo basadas en la comparación con controladores diseñados por medio del algoritmo GPC. En ellas se considera como criterio de comparación la respuesta de los controladores, en lazo abierto en el primer caso, y en lazo cerrado, considerando la planta, en el segundo caso. Se aplican por simulación los controladores diseñados a una planta de lodosactivados, y se comparan los resultados con controladores PID sintonizados bajo métodos tradicionales.
Keywords—Sintonía, PID, Control Predictivo Generalizado, Oxígeno Disuelto

Particularmente, se analiza control del nivel de oxígeno disuelto en una planta nitrificante de lodos activados [6], donde la planta se puede describir por un modelo FOPDT y en el cual se aplican los resultados de estosmétodos de sintonía. En trabajos anteriores, se han empleado diversas estrategias en este tipo de plantas, en los que no necesariamente se considera esta característica. Traoré [7] realiza un control basado en lógica difusa, y compara los resultado con estrategias de control basadas en PID y control ON-OFF. Se demuestra que el desempeño basado en lógica difusa supera en muchos aspectos al logrado con PIDo control ON-OFF. También, Galluzzo [8] en su trabajo considera la implementación de control difuso, pero a nivel de supervisor, a modo de determinar la referencia de oxígeno disuelto. En el nivel inferior, Galluzzo utiliza un controlador ARGMC (Adaptive Robust Generic Model Control). Se demuestra la eficacia de emplear un supervisor, en términos de desempeño y bajo consumo de energía, aunqueesto implique un costo mayor en su implementación. Además, existe la limitante de considerar una sola variable manipulada: el aire que entra al reactor. El empleo de un controlador de lógica difusa de nivel superior también es considerado por Kalker [9], usan un controladores de lógica difusa y PI en el nivel inferior. Para determinar el nivel de oxígeno disuelto, se mide la concentración de amoniodentro del reactor. Se analiza el potencial de un controlador supervisor de lógica difusa, demostrando que puede ser una buena alternativa para reducir el consumo de energía y lograr un gran desempeño. Además, se demuestra que utilizar un controlador de lógica difusa directo entrega mejores resultados que utilizar un controlador PI. Una estrategia similar fue desarrollada por Ekman [10], aunquesólo se requieren mediciones del oxígeno disuelto dentro del reactor. Una estrategia de control basada en control óptimo en lazo abierto se presenta en el trabajo de Chachuat [11]. El objetivo es, por una parte, minimizar la concentración de nitrógeno en el efluente del reactor. Y por otro lado, se busca reducir el consumo de energía para lograr un nivel de oxígeno disuelto determinado. A pesar de quese los resultados indican una reducción considerable en ambas variables, las diversas variaciones que sufre el proceso durante su operación pueden disminuir la eficacia de la estrategia, requiriendo implementar

I. INTRODUCCION L diseño de controladores PID ha sido extensamente estudiado. Una amplia revisión de las técnicas empíricas de sintonía de estos controladores es realizado por Tan...