Diseño y simulación de un control supervisorio difuso aplicado a un reactor CSTR y un sistema de cuatro tanques multivariables

Aro Troya, Katherine Roxana
Escobar Palate, Némesis Thalya

2018-12-05

Aro Troya, K. R., & Escobar Palate, N. T. (2018). Diseño y simulación de un control supervisorio difuso aplicado a un reactor CSTR y un sistema de cuatro tanques multivariables. 172 hojas. Quito : EPN.
T-IE/4785/CD 9309

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Camacho Quintero, Oscar Eduardo, director

The objective of this project is to develop a fuzzy supervisory control scheme applied to two multivariable systems: a CSTR (Continuos Stirred Tank Reactor) reactor and a four tank system. A hierarchical control structure is established for these two plants whose basic principle is to decompose them into complex systems and coordinate them as subsystems. This hierarchical system is formed by two layers. The first one is a supervisory layer, in which the variable with the greatest weight in the process is initially found so that a hierarchy of variables is formed. This is calculated by the singular value decomposition of the Hankel matrix. In addition by, considering the behavior of the plant against reference changes, we readjust online the parameters, of the controllers arranged in the regulatory layer. This is done by fuzzy logic. The second layer, the regulatory, is the one that receives the tuning parameters, and works with independent control loops based on the structure of PID (Proportional Integral Derivative) controllers that regulate the behavior in multivariable systems. These controllers were tested against different disturbances. Their performance and their control effort were analyzed by computing the ISE (Integral Square Error) and TV (Total Variation) performance indices respectively.

El objetivo del presente proyecto es desarrollar un esquema de control difuso supervisorio aplicado a dos sistemas multivariables, siendo estos un reactor CSTR (Continuos Stirred Tank Reactor) y un sistema de cuatro tanques. Se establece una estructura de control jerárquico cuyo principio es descomponer y coordinar sistemas complejos y trabajarlos como subsistemas. Este sistema jerárquico se encuentra formado por dos capas. La primera es una capa de supervisión, en la que inicialmente se encuentra la variable con mayor peso dentro del proceso formando una jerarquía de variables, esto se calcula mediante la descomposición en valores singulares de la matriz de Hankel. Además, considerando el comportamiento de la planta frente a cambios de referencia, se busca reajustar en línea los parámetros de los controladores dispuestos en la segunda capa (regulatoria), utilizando lógica difusa. La segunda capa recibe los parámetros de sintonización y funciona con lazos de control independientes basados en controladores tipo PID (Proportional Integral Derivative) que regulan el comportamiento en sistemas multivariables. Estos controladores se probaron ante diferentes perturbaciones, se analizó su desempeño en la salida de cada controlador y su esfuerzo en las acciones de control mediante los índices ISE (Integral Square Error) y TV (Total Variation) respectivamente.

CONTROLADORES PID; SÍNTESIS DE PLANTAS; PROCESOS INDUSTRIALES;