Estudio, análisis y simulación de esquemas de control tipo PID, SMC y LQR para reactores químicos tipo CSTR

Cargua Abril, Walter Andrés
Gallegos Herrera, Marcelo Xavier

2018-01-11

T-IE/4588/CD 8470
Cargua Abril, W. A., & Gallegos Herrera, M. X. (2018). Estudio, análisis y simulación de esquemas de control tipo PID, SMC y LQR para reactores químicos tipo CSTR. 121 hojas. Quito : EPN.

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The objective of this project is to study, analyze and compare three different control techniques applied to three continuous stirred tank reactors models by means of the IAE performance index and a graphical interface created through the Simulink-Matlab® and Guide tools -Matlab®. The studied reactors were classified according to their response, thus having a reactor with slow dynamics, other with inverse response and another with several points of operation. For this, the linear models were studied and a linear representation of these systems was obtained in two different forms, an empirical system of first order with delay by means of its reaction curve and one in state variables by means of Taylor series. This project study three different control techniques to be applied for this kind systems, like it is the proportional integral derivative controller (PID), sliding mode control (SMC), and the quadratic linear regulator plus integral part (LQI). For all control systems the corresponding simulations were performed with reference changes, perturbations and modeling errors to compare their performance, considering regulation as the most important task, which is the main objective of control in chemical reactors.

El presente proyecto tuvo como objetivo estudiar, analizar y comparar tres diferentes técnicas de control aplicadas a tres reactores continuos tipo tanque agitado (CSTR) por medio del índice de desempeño IAE y una interfaz gráfica creada por medio de las herramientas Simulink-Matlab® y Guide-Matlab®. Los reactores estudiados se clasificaron según su respuesta, teniendo así un reactor con dinámica lenta, uno con respuesta inversa y uno con varios puntos de operación. Para esto, se estudió los modelos no lineales y se obtuvo una representación lineal de estos sistemas en dos formas diferentes, una empírica sistema de primer orden con retardo por medio de su curva de reacción y una en variables de estado por medio de series de Taylor. Entre los esquemas de control estudiados para estas plantas se encuentran: el controlador proporcional integral derivativo (PID), control por modo deslizante (SMC) y el regulador lineal cuadrático más parte integral (LQI). Para todos los sistemas de control se realizaron las simulaciones correspondientes con cambios de referencia, perturbaciones y errores de modelado para comparar su desempeño, dando mayor importancia a la regulación, que es la tarea principal del control en reactores químicos.

Camacho Quintero, Oscar Eduardo, director

INTRUMENTACION ELECTRONICA; CONTROL AUTOMÁTICO;