Sistema empotrado

Sistema empotrado: Control de una caldera

LABORATORIO DE SISTEMAS INFORMÁTICOS DE TIEMPO REAL

Curso 2002-2003

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INDICE

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Descripción del sistema ............................................................................................ 1 Objetivo.................................................................................................................... 2 Fases ......................................................................................................................... 2 Arquitectura del software ......................................................................................... 3 Informe final ............................................................................................................. 5 Anexo:Discretización de un sistema utilizando Matlab .......................................... 5

Sistemas Informáticos de Tiempo Real

Sistema empotrado

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1. Descripción del sistema
Se utiliza una caldera de gas para calentar un caudal de agua. El objetivo es modificar la temperatura del agua, de forma que evolucione de una determinada temperatura a la entrada (T0), a una temperatura (T) de salida. Latemperatura de salida del agua se controla manipulando el caudal de combustible que alimenta al quemador (o la presión del mismo justo antes del quemador), lo que se consigue abriendo o cerrando de forma apropiada la válvula V1, tal y como se muestra en la figura. La temperatura de la corriente de entrada, (T0), puede variar, por lo que constituye la entrada de perturbación más importante.Supondremos que el resto de entradas se mantiene constante.
TC
Temperatura deseada: Tref

control: m

Temperatura medida: Tm

TT
agua Temperatura de entrada: T0 Temperatura de salida: T

gas P1 V1 P2

Caldera de agua caliente a gas El sistema de control de temperatura incluye: Un sensor (TT, Temperature Transmitter) que mide la temperatura de salida (T) y devuelve una señal (Tm, Temperaturamedida) entre 4 y 20 mA Un dispositivo controlador (TC, Temperature Controller) que toma como entrada la señal del sensor (Tm) y genera la señal de control (m, entre 4 y 20 mA) que manipula la válvula Un actuador (válvula) que regula la cantidad de vapor que entra al intercambiador y que es el dispositivo final de actuación.

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Sistema empotrado
Seconocen las funciones de transferencia de los componentes individuales: Válvula de regulación:

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La función de transferencia entre la señal de control a la válvula V1 y la presión P2 es la correspondiente a un sistema de primer orden con una constante de tiempo de 2 segundos, una ganancia estática de 0,5 y un tiempo muerto de 0.1 segundos. Caldera: La función de transferencia de la caldera(desde P2 a T) puede ser aproximada por la de un sistema de primer orden con un tiempo muerto de 1 segundo, una constante de tiempo de 15 segundos y una ganancia estática unidad. Función de transferencia respecto a la perturbación, temperatura del agua a la entrada, (desde T0 a T):

T (s) 1,4 (º C / º C ) = To ( s ) (1 + 0,8s )(1 + 0,4s )
Transmisor de temperatura:

Tm ( s ) 0,29 (mA / º C ) = T (s ) 1 + 0,024s

2. Objetivo
Diseñar y desarrollar un sistema empotrado sobre un PC (target) ejecutando VxWorks para: Simular el comportamiento de la caldera de agua caliente a gas Diseñar e implementar un controlador PI para el sistema de control de temperatura Monitorizar el funcionamiento del sistema completo

3. Fases
Para cumplir con este objetivo global habrá que cubrir las siguientesfases: 1. Seleccionar un periodo de muestreo (Ts) adecuado y hallar las funciones de transferencia discretizadas, suponiendo que el convertidor D/A es un retenedor de orden 0, y hallar la ecuación en diferencias que permite calcular la salida del modelo en los instantes de muestreo. 2. Obtener la ecuación en diferencias de un controlador PI ideal para ese periodo de muestreo.

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