Implementación de un control PI y servointegrador adaptativo en la Microcentral de Energía América

Date
2016
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Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
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Abstract
El objeto de estudio de este trabajo de grado se basa en una microcentral de energía hidroeléctrica ubicada en una de las instalaciones de las Empresas Públicas de Medellín E.P.S., la cual está construida con una turbina tipo Francis. Lo que hace esta empresa es aprovechar la energía potencial por la altura que se genera en las plantas de potabilización y algunas instalaciones de almacenamiento de agua, esta energía potencial se transformarla en energía eléctrica a través de una turbina y un generador. Como el proceso en esta instalación es de almacenamiento y distribución del agua potable para la comunidad, se requiere regular este caudal de entrada al tanque que pasa por la máquina, este caudal se regula por medio del distribuidor del equipo. El sistema para poder regular este caudal y poder controlar el nivel del tanque, tiene un algoritmo de control PID, la dificultad del proceso se da en el momento de estabilizar la variable, ya que las condiciones del proceso no siempre son las mismas y por perturbaciones, esto genera que los parámetros del controlador ya no sea los acordes, esto genera oscilación en la variable y en el EFC. Se implementa un algoritmo control PI y un servo con integrador ambos adaptativo ya que cuentan con un identificador en línea RLS, que está en todo momento estimando los parámetros de la planta y entregando estos parámetros al algoritmo de control. Antes de implementar los algoritmos en el controlador del proceso, primero se conoce el sistema para determinar su correcto funcionamiento. Se realiza la identificación del sistema para determinar la dinámica de la planta, el comportamiento del sistema se aproxima a una planta de primer orden con retardo ya que gráficamente la respuesta fue muy similar a dicho modelo. Con el modelamiento de la planta por métodos no paramétricos se pudo identificar su ganancia, su constante de tiempo y su tiempo muerto, primero se realiza el algoritmo para la identificación en línea RLS y se implementa con un PI sintonizado con las tablas Cohen Coon, el estimador queda en línea entregándole al controlador los parámetros de la planta y así simultáneamente con las ecuaciones de la ganancia proporcional y el tiempo integral se controla el sistema de forma adaptativa. De igual forma se realiza para el controlador avanzado tipo servo con integrador, el procesamiento de las matrices para este sistema se realiza en el PLC y constantemente se están calculando con los parámetros de la planta entregados por el identificador en línea RLS. Aprovechando que este sistema cuenta con una interfaz humano máquina HMI, se realiza una interfaz de usuario para que el personal encargado del soporte y mantenimiento de la parte de control pueda parametrizar dichos algoritmos. Se compara los tres sistemas de control por medio de las métricas del integral del error, para este proceso hubo un mejor comportamiento del PI adaptativo, al parecer por bajo consumo de procesamiento y por ser más rápido, aunque el servo con integrador también tiene un buen desempeño en la respuesta de la planta.
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Keywords
Centrales hidroeléctricas. Servomecanismos. Control adaptativo. Controladores PID adaptativos.
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