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Title: Análisis comparativo de cuatro técnicas de linealización para el diseño y simulación de control por modos deslizantes aplicado a un sistema de tanque cónico y a un reactor de tanque exotérmico continuamente agitado.
Authors: Amaguaña Flores, Cristian Eduardo
Keywords: ESTRUCTURA VARIABLE
PROCESOS QUÍMICOS
Issue Date: 4-Jul-2021
Publisher: Quito, 2021
Citation: Amaguaña Flores, C. E. (2021). Análisis comparativo de cuatro técnicas de linealización para el diseño y simulación de control por modos deslizantes aplicado a un sistema de tanque cónico y a un reactor de tanque exotérmico continuamente agitado. 135 hojas. Quito : EPN.
Abstract: At present, due to the need for better control for industrial applications, the sliding mode control is a type of control that has great precision, insensitivity to changes in disturbances and allows robustness to be established within the control design, something that doesn´t occur in PID-type controllers. On the other hand, linearization techniques are an important method that allows a non-linear system to be approximated to a linear system and thus carry out precise and efficient control for different processes. Thus, in the brewing industry for the fermentation process in that conical tanks are used, it is sought to reduce product losses and for excess yeast to be placed at the upper end for easy extraction. On the other hand, for wastewater treatment when the Chemical Oxygen Demand (COD) is greater than 5 g/l and the concentration of suspended solids is greater than 40%, it seeks to improve the low efficiency when using a continuously stirred tank reactor. Considering these requirements for this systems, the present work describes the design and simulation for sliding mode control to four linearization techniques and then carry out its comparative analysis through mathematical development, the possibility and implementation at an industrial and the performance indices for the control signal, as well as the transient characteristics at the output for the conical tank process and the continuously stirred tank reactor. In addition, the present work also describes the development and implementation of a graphical interface in Matlab, that allows selecting the test process, choosing the number of reference changes and disturbances with their respective desired values and shows the output and control signals, as well as the performance indices for the two chosen processes.
Description: Ante la necesidad de un mejor control para aplicaciones a nivel industrial, el control por modos deslizantes es un tipo de control que posee gran precisión, insensibilidad ante cambios de las perturbaciones y permite establecer a la robustez dentro del diseño de control, algo que no ocurre en los controladores tipo PID. Por otro lado, las técnicas de linealización son un método importante que permiten aproximar un sistema no lineal a un sistema lineal y de esta forma realizar el control preciso y eficiente para distintos procesos. Así, en la industria cervecera, para el proceso de la fermentación, en el cual se utilizan tanques cónicos, se busca reducir pérdidas del producto y que el exceso de levadura se sitúe en el extremo superior para su fácil extracción. Por otro lado, para el tratamiento de aguas residuales, cuando la Demanda Química de Oxigeno (DQO) es mayor a los 5 g/l y la concentración de sólidos suspendidos es mayor al 40%, se busca mejorar la baja eficiencia al utilizar un reactor de tanque continuamente agitado. Ante tal necesidad, en el presente Trabajo se ha diseñado y simulado el control por modos deslizantes para cuatro técnicas de linealización y luego realizar su análisis comparativo mediante el desarrollo matemático, la posibilidad e implementación a nivel industrial e índices de desempeño para la señal de control, así como las características transitorias en la salida para el proceso del tanque cónico y del reactor de tanque continuamente agitado. Asimismo, se ha desarrollado e implementado una interfaz gráfica en el GUI de Matlab, misma que permite seleccionar el proceso de prueba, elegir el número de cambios de referencia y perturbaciones con sus respectivos valores deseados y la visualización de las señales de salidas, señales de control e índices de desempeño para los dos procesos elegidos.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21756
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