Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica...
-
Upload
fernando-verdin -
Category
Documents
-
view
215 -
download
0
Transcript of Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica...
![Page 1: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/1.jpg)
DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE CONTROLADORES INTELIGENTES EN LA PLANTA MULTI-TANQUE DEL
LABORATORIO DE SERVOMECANISMOS.
Darío Chicaiza
Luis Armijos
![Page 2: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/2.jpg)
1. INTRODUCCIÓN
![Page 3: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/3.jpg)
Sistema Multi-tanque
• Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en la industria
• El objetivo principal es mantener un nivel deseado de agua en los tanques mediante las electroválvulas o la bomba de agua.
![Page 4: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/4.jpg)
PLANTA MULTITANQUE 3 Tanques de sección
diferente.
3 Válvulas manuales y
eléctricas(electroválvulas)
Tanque reservorio
Bomba de agua
3 Sensores de nivel
![Page 5: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/5.jpg)
Una bomba de agua es
usada para transportar el
agua desde el reservorio
hasta el tanque superior.
Las válvulas de los
tanques actúan como
resistores de flujo
![Page 6: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/6.jpg)
Cada tanque está equipado
con sensor de nivel el esta
basado en la medición de la
presión diferencial producida
por el agua.
Cada sensor tiene una interfaz
electrónica la cual permite
traducir presión en voltaje.
![Page 7: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/7.jpg)
Este problema puede ser resuelto de diversas formas:
Controladores clásicos• Controladores PID
Controladores inteligentes• Control difuso• Redes neuronales• Algoritmos genéticos
![Page 8: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/8.jpg)
2. DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA MULTI-TANQUE
![Page 9: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/9.jpg)
Componentes Sistema Multi-Tanque
![Page 10: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/10.jpg)
2.1 DESCRIPCIÓN DE LA INTERFAZ DE POTENCIA DEL SISTEMA MULTI-TANQUE
![Page 11: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/11.jpg)
La interfaz de potencia del controlador es un
componente el cual permite manejar sensores y
actuadores desde la computadora, conectados
mediante cables y un bus de datos. Este
componente consta de dos partes
![Page 12: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/12.jpg)
Parte interna
Parte externa
![Page 13: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/13.jpg)
Etapa de acondicionamiento de sensores de nivel.
Etapa de potencia para salidas (electroválvulas y bomba de agua).
Etapa de alimentación de la planta Multi-Tanque.
Tarjeta RTDAC4
![Page 14: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/14.jpg)
2.2.1 Etapa de acondicionamiento para los sensores de nivel
La etapa de acondicionamiento es la
encargada de proporcionar una señal apta
en voltaje y corriente a la tarjeta PCI.
Permite corregir, filtrar, aislar y ajustar la
señal enviada por el sensor de nivel.
![Page 15: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/15.jpg)
Ingreso Fout de la interfaz electrónica
Filtrar y corregir Schmitt trigger
74HC14
Aislar y ajustarADuM1100
Envió señal por conector CN1
![Page 16: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/16.jpg)
2.2.2 Etapa de potencia para salidas (electroválvulas y bomba de agua)
Esta etapa permite obtener voltaje y
corriente óptimos para los actuadores. La
etapa de potencia consta de tres circuitos
integrados y cuatro MOSFETs de potencia,
considerando las tres electroválvulas y el
motor DC de la bomba de agua.
![Page 17: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/17.jpg)
Señal de entrada Conector CN1
Aislar LTV847Driver para
manejar MOSFET MC34151D
Ajuste de voltaje y corriente mediante
MOSFET IRLR024N
Envió señal actuadores
![Page 18: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/18.jpg)
2.2.3 Etapa de alimentación de la planta Multi-Tanque
La etapa de alimentación de la tarjeta RTDAC4 necesita la
alimentación de las fuentes 12 [VDC] y 24 [VDC] de la interfaz de
potencia, para poder alimentar a todos los componentes de la
tarjeta. La etapa alimenta a :
Circuitos integrados de la tarjeta
Electroválvulas y motor DC de la bomba de agua
Sensores de nivel
![Page 19: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/20.jpg)
2.3 ELEMENTOS EXTERIORES A LA INTERFAZ DE POTENCIA
DEL CONTROLADOR
![Page 21: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/21.jpg)
Los elementos externos que interactúan con la interfaz son:
Descripción y análisis sensores de nivel
Descripción y análisis electroválvulas
Descripción y análisis bomba de agua
Descripción de la tarjeta de adquisición y
control RT-DAC4/PCI
![Page 22: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/22.jpg)
Descripción y análisis sensores de nivel
Los sensores piezo resistivos proporcionan
una frecuencia de salida lineal y precisa, la
cual es proporcional a la presión diferencial
aplicada por el líquido en el tanque. Esta
frecuencia de salida es traducida a nivel de
agua en la tarjeta PCI.
![Page 23: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/23.jpg)
Conversión de presión
hidrostática a voltaje DC
Etapa de amplificación
Conversión de voltaje a
frecuencia Fout
Regulación voltaje de referencia
Etapa 1 Etapa 2
Etapa 3
Etapa 4
Nivel de aguaSeñal adecuada
,enviada a la etapa de potencia
![Page 24: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/24.jpg)
Descripción y análisis electroválvulas
Datos técnicos
Marca: Burkert
Modelo : DS6024
Voltaje de
operación: 24 [VDC]
Temperatura
regular: -10 a +90 °C
Temperatura
ambiente: Max. +55 °C
Ciclo de trabajo:
100%
continuamente
Tipo de fluido o gas:
gases neutros y
líquidos
Consumo: Max 18W
Orificio: 8 a 12 mm
Acoples: 1/2" a 3/4"
Presión: 0-0.7 bar
![Page 25: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/26.jpg)
Descripción y análisis bomba de agua
Datos técnicos
Marca: PITTMAN
Modelo : 14204
Voltaje de
operación: 24 [VDC]
Temperatura
máxima: 155[°C]
Velocidad: 3200 [RPM]
Corriente: 3.67 [A]
![Page 27: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/27.jpg)
Descripción de la tarjeta de adquisición y control RT-DAC4/PCI
![Page 28: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/28.jpg)
3. MODELO MATEMÁTICO SISTEMA MULTI-TANQUE
![Page 29: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/29.jpg)
MODELO MATEMÁTICO SISTEMA MULTITANQUE
El procedimiento clásico para desarrollar un modelo matemático consta de los siguientes pasos:
○ Descripción del sistema.
○ Desarrollo del modelo matemático basado en la física del proceso.
○ Análisis del modelo matemático y desarrollo de un modelo de simulación.
○ Ajuste de los parámetros del modelo (identificación).
Identificación Bomba DC.
Identificación electroválvulas mediante algoritmos genéticos.
○ Verificación practica del modelo.
![Page 30: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/30.jpg)
3.1 Descripción del sistema
Altura de líquido
Posición de apertura de las electroválvulas
Flujo de entrada
Variable de proceso Variables manipuladas
![Page 31: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/31.jpg)
3.2 Desarrollo del modelo matemático La salida de un flujo laminar esta
gobernada por la ley de Bernoulli, que es un calculo de energía potencial y cinética del fluido
![Page 32: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/32.jpg)
3.2 Desarrollo del modelo matemático El modelo del sistema está determinado para relacionar el flujo
de entrada qo con el flujo de salida q.
Usando una ecuación de equilibrio de flujo dentro del tanque, es posible escribir:
![Page 33: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/33.jpg)
3.2 Desarrollo del modelo matemático
![Page 34: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/34.jpg)
3.2 Desarrollo del modelo matemático
Pero para una configuración real de tanques, tubos y válvulas la turbulencia y la aceleración del líquido en el tubo no puede ser descuidada entonces más de un coeficiente puede ser utilizado.
![Page 35: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/35.jpg)
3.3 Modelos de control sistema multitanque
![Page 36: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/36.jpg)
3.3.1 Modelo de control sistema multitanque
![Page 37: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/37.jpg)
3.3.2 Modelo de control sistema multitanque
De acuerdo al modelo de control seleccionado las variables manipuladas (VM) son:
Para controlar el caudal se actúa sobre la apertura y cierre del los actuadores eléctricos proporcionales para lo cual se varia el voltaje mediante PWM.
Nombre VM VM Actuador Unidades VM
Configuración de válvulas
C1,C2,C3 Electroválvulas
Flujo de entrada
q Bomba
sm /3
sm /3
![Page 38: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/38.jpg)
3.4 Identificación de las variables manipuladas
Curva característica de la bomba DC
Curva de los parámetros de las electroválvulas proporcionales
![Page 39: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/39.jpg)
3.4.1 Curva característica bomba DC En el toolbox del sistema multitanque se encuentra un
bloque en el cual esta la identificación de la bomba realizado por el fabricante.
![Page 40: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/40.jpg)
3.5 Identificación de los parámetros de las electroválvulas
Los coeficientes Ci y αi varían con el porcentaje de apertura de las electroválvulas que depende del valor de PWM
![Page 41: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/41.jpg)
Principio de identificación
Función de adaptación
![Page 42: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/42.jpg)
Algoritmo genético
Adaptación media para la identificación del parámetro C2
![Page 43: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/43.jpg)
Resultados de la identificación electroválvula 1
![Page 44: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/44.jpg)
Resultados de la identificación electroválvula 2
![Page 45: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/45.jpg)
Resultados de la identificación electroválvula 3
![Page 46: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/46.jpg)
Resultados de la identificación electroválvula 1C1 α1 fit PWM
2,25E-05 0,41640625 97,731 0,81
2,29E-05 0,39382813 98,308 0,83
2,46E-05 0,34398438 98,461 0,85
2,64E-05 0,30109375 98,392 0,87
2,89E-05 0,24049219 98,830 0,89
3,17E-05 0,20429688 98,995 0,91
3,29E-05 0,18339844 98,681 0,93
3,38E-05 0,16609375 98,115 0,95
3,58E-05 0,15433594 97,598 0,97
3,76E-05 0,1500625 97,260 1
![Page 47: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/47.jpg)
Resultados de la identificación electroválvula 1
Curva Característica C1 Vs. PWM R-square=0.983
Curva Característica α1 Vs. PWM R-square=0.9851
![Page 48: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/48.jpg)
3.6 Verificación del modelo matemático
La representación en simulink del sistema multi-tanque “Tank3” tiene la misma forma que su modelo matemático es decir en cascada, en la cual se encuentran los tres tanques del sistema
![Page 49: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/49.jpg)
3.6 Verificación del modelo matemático
Representación del modelo matemático del Tanque 1
![Page 50: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/50.jpg)
Planta Real Vs. Planta Simulada
![Page 51: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/51.jpg)
4. DISEÑO DEL CONTROLADOR DIFUSO
![Page 52: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/52.jpg)
Esquema general del controlador difuso
![Page 53: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/53.jpg)
Tipos de variables Variables del sistema
Variable controlada Nivel de agua (H10, H20, H30)
Variable manipulada Ciclo de trabajo del PWM (Control)
Perturbaciones Flujo laminar de salida (α)
![Page 54: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/54.jpg)
Inicialmente se puede realizar el control de
nivel, diseñando un controlador para cada
electroválvula y mantener el caudal de la bomba
de agua constante (caudal de entrada).
Si se mantiene el caudal de entrada constante
el tiempo que se demora en llegar al nivel
deseado depende del caudal de entrada.
![Page 55: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/55.jpg)
Para disminuir al máximo el tiempo en llegar
al nivel deseado, se añadió el control del
motor DC de la bomba agua, esto hizo que el
caudal de entrada cambie dependiendo del
nivel de agua en el tanque 1.
![Page 56: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/56.jpg)
4.2 Procedimiento
Para diseñar e implementar los controladores difusos,
el sistema Multi-tanque tiene una herramienta llamada
“MultiTank” en Matlab, la cual permite obtener una
herramienta de simulación e implementación del
sistema
![Page 57: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/57.jpg)
Pasos
Selección de variables de entrada y salida
Rango de operación de las variables de entrada
Definición de las funciones de pertenencia
“Fuzzificación”
Desarrollo de la base de reglas
Rango de operación de las variables de salida
![Page 58: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/58.jpg)
4.2.1 Selección de variables de entrada y salida.
Entradas del
controlador difuso
Salidas del
controlador difuso
Controlador tanque 1 Error_t1, intde Velectro
Controlador tanque 2 Error_t2, intde Velectro
Controlador tanque 3 Error_t3, intde Velectro
Controlador bomba Error_t1, intde Velectro
![Page 59: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/59.jpg)
4.2.2 Rango de operación de las variables de entrada.
El rango de operación de las variables se refiere
a los límites del error y del error acumulado.
El rango de operación de estas variables se
define mediante una saturación en cada variable.
Variables Mínimo Máximo
Error -0,15 0.15
Error acumulado -0.25 0.25
![Page 60: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/60.jpg)
4.2.3 Definición de las funciones de pertenencia Fuzzificación
ERROR
Positivo (1)
Cero (0)
Negativo (-1)
ERROR ACUMULADO
Positivo (1)
Cero (0)
Negativo (-1)
![Page 61: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/61.jpg)
Variable de salida (Velectro)
Abrir (2)
Abrir suavemente (1)
Mantener(0)
Cerrar suavemente(-1)
Cerrar(-2)
![Page 62: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/62.jpg)
4.2.4 Desarrollo de la base de reglas.
N° Reglas
1. If(error es -1 ) and (intde es -1 ) entonces (Velectro es 2 )
2. If (error es -1 ) and (intde es 0 ) entonces (Velectro es 1)
3. If (error es -1 ) and (intde es 1 ) entonces (Velectro es 0 )
4. If (error es 0 ) and (intde es -1 ) entonces (Velectro es 1)
5. If (error es 0 ) and (intde es 0 ) entonces (Velectro es 0)
6. If (error es 0 ) and (intde es 1 ) entonces (Velectro es 2 )
7. If (error es 1 ) and (intde es -1 ) entonces (Velectro es 0 )
8. If (error es 1 ) and (intde es 0 ) entonces (Velectro es -1)
9. If (error es 1 ) and (intde es 1 ) entonces (Velectro es -2)
![Page 63: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/63.jpg)
4.2.5 Rango de operación de las variables de salida
PWM Ciclo de trabajo mínimo Ciclo de trabajo máximo
Electroválvula tanque 1 0,65 1
Electroválvula tanque 2 0,65 1
Electroválvula tanque 1 0,65 1
PWM Ciclo de trabajo mínimo Ciclo de trabajo máximo
Motor DC de bomba de
agua
0,28 0,5
![Page 64: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/64.jpg)
4.4 Simulación del controlador Difuso
![Page 65: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/65.jpg)
Subsistema Controlador_tanque1, Controlador_tanque2, Controlador_tanque3.
![Page 66: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/66.jpg)
Subsistema _Controlador_bomba
![Page 67: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/67.jpg)
Pruebas del controlador simulado
![Page 68: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/68.jpg)
Tanque 1 =0.07 [m] Tanque 2 =0.07 [m] Tanque 3 =0.07 [m]
![Page 69: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/69.jpg)
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en estado
estacionario
[m]
Tiempo de
establecimiento
ts [s] al 5 %
Sobre impulso
máximo Mp[%]
Parámetros
Tanque 1
0.07 0.0723 -0.0023 114 11.7
Parámetros
Tanque 2
0.07 0.0734 -0.0034 140 12.1
Parámetros
Tanque 3
0.07 0.0749 -0.0049 201 10,7
![Page 70: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/70.jpg)
4.5 IMPLEMENTACIÓN DEL CONTROLADOR
![Page 71: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/71.jpg)
La única diferencia con el controlador
simulado aparte del modulo real de la planta,
son las ganancias C1, C2, C3. Estas
ganancias es una pequeña compensación en
el nivel de agua, esta permiten corregir el
error que existe en la medición y permite que
el nivel de agua en el tanque de agua sea el
nivel de agua.
![Page 72: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/72.jpg)
Pruebas del controlador implementado
![Page 73: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/73.jpg)
Tanque 1 =0.07 [m] Tanque 2 =0.07 [m] Tanque 3 =0.07 [m]
![Page 74: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/74.jpg)
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en estado
estacionario
[m]
Tiempo de
establecimiento
ts al 5% [s]
Sobre impulso
máximo Mp[%]
Parámetros
Tanque 1
0.07 0.0723 -0.0023 23.5 1.08
Parámetros
Tanque 2
0.07 0.0691 0 57.3 1.73
Parámetros
Tanque 3
0.07 0.0681 0.0019 96.7 1.79
![Page 75: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/75.jpg)
5. CONTROLADOR REDES NEURONALES
![Page 76: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/76.jpg)
Controlador neuronalHay varios métodos de entrenamiento para la obtención de una red neuronal de control y por esta razón hay varios tipos de controladores neuronales, entre ellos tenemos :
•Controladores neuronales con modelo de referencia lineal •Controladores directos con red neuronal inversa.
El objetivo de este capítulo es encontrar una red neuronal capaz de controlar el nivel H1 del fluido del tanque superior
![Page 77: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/77.jpg)
5.1 Controlador Neuronal con Modelo de Referencia (CN MR)
Identificación Red de identificación que emule el comportamiento de la planta
Modelo de Referencia lineal
Obtención de los patrones de entrenamiento para la red de control
Red Total Red control + Red identificación
Red de control Extracción de la red de control de la red total
Modelo de referencia lineal es un modelo matemático que tiene el comportamiento ideal de la señal controlada
![Page 78: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/78.jpg)
Controlador Neuronal con Modelo de Referencia (CN MR)
u= Señales de control Bomba DC y electroválvula
H1(n)= Variable de estado, nivel del líquido
Sp= Nivel de líquido deseado
![Page 79: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/79.jpg)
Identificación (CN MR)El comportamiento de la altura en el tiempo es el mismo que tiene in sistema de primer orden. El modelo de referencia lineal esta dado la siguiente ecuación diferencial
![Page 80: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/80.jpg)
Definición del problemaLas entradas de la red neuronal de control son:
•La variable de estado (H0) [m]•El valor de altura deseado (sp) [m].
H0=0.01:0.01:0.25;sp=0.01:0.01:0.25;Pc=combvec(H0,sp);timestep=10;
Pc=Datos Patrones para el entrenamiento de la red totalTimestep= Tiempo de muestreo
![Page 81: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/81.jpg)
Definición del problema
•Obtención de los datos objetivos Tc para el entrenamiento de la red total.
for i=1:length(Pc) H0=Pc(1,i); r=Pc(2,i); sim('modelo_Ref_lineal'); Tc(i)=lv1(length(lv1),2)-H0;end
![Page 82: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/82.jpg)
Entrenamiento de la red neuronal
Las cuatro capas por las que está conformada la red total se disponen de la siguiente forma:
•2 capas para la identificación (Red del Modelo)
•2 para el control (Red de Control).
Entradas de la red totalx{1} Variable de estado H1 x{2} Set point sp
Salida de red totaly{1} Variable de estado H1
![Page 83: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/83.jpg)
Diseño de red neuronal
Simulación Red neuronal
Implementación de Red neuronal
![Page 84: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/84.jpg)
Pruebas CN MR
Prueba 1 (Modelo de simulación)•Tiempo de muestreo constante •3 niveles de altura deseado
Prueba 2 (Modelo de Real)•Tiempo de muestreo constante •3 niveles de altura deseado
Prueba 3 (Modelo de Real)•Altura del fluido constante•3 tiempos de muestreo
![Page 85: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/85.jpg)
Prueba 1
Parámetros de
control
Tanque 1
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en
estado
estacionario
e[m]
Tiempo de
establecimien
to ts al 5% [s]
Sobre
impulso
máximo
Mp[%]
Tm=5 [s]
0.07 0.0744 -0.0044 80 0
0.15 0.1485 -0.0785 80 0
0.23 0.2226 0.0074 80 0
![Page 86: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/86.jpg)
Prueba 2
Parámetros de
control
Tanque 1
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en
estado
estacionario
e[m]
Tiempo de
establecimien
to ts al 5% [s]
Sobre
impulso
máximo
Mp[%]
Tm=5 [s]
0.07 0.0724 -0.0024 85 0
0.15 0.1485 0.0015 85 0
0.23 0.2220 0.0080 85 0
![Page 87: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/87.jpg)
Prueba 3
Parámetros de
control
Tanque 1
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en
estado
estacionario
e[m]
Tiempo de
establecimien
to ts al 5% [s]
Sobre
impulso
máximo
Mp[%]
Tm=0.5 [s] 0.07 0.0505 0.0195 390.5 0
Tm=5 [s] 0.07 0.0724 -0.0024 85 0
Tm=10 0.07 0.0730 -0.0030 170 0
![Page 88: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/88.jpg)
5.2 Controlador Directo con red neuronal inversa (CN RI) Los patrones de entrenamiento se obtienen del proceso de
identificación de la planta siguiendo las siguientes estructuras.
Identificación Modelo de referencia
Identificación Red Inversa
![Page 89: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/89.jpg)
Definición del problema El controlador debe tener como información la señal de referencia.
El controlador debe ajustar sus entradas para que coincidan con el valor de referencia H1ref o set point. Lo que se hará es entrenar la red neuronal de tal manera que la entrada sea:
![Page 90: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/90.jpg)
Definición del problemaLas entradas de la red neuronal de control son:
u=0.65:0.01:1; %señal de control válvula 1ub=0.28:0.01:0.5; %señal de control bombaX1=0.01:0.01:0.25; %variable de estado H1Pm=combvec(X1,u,ub) ;timestep=5;
Pm=Datos Patrones para el entrenamiento de la red totalTimestep= Tiempo de muestreo
![Page 91: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/91.jpg)
Definición del problema•Obtención de los datos objetivos Tc para el entrenamiento de la red total.
for i=1:length(Pm) H20=Pm(2,i); %señal de control electroválvula CB=Pm(3,i); %señal de control bomba H0(1)=Pm(1,i); %variable de estado sim('Tank2_Model_LazoAbierto'); Tm(i)=y1(length(y1),2)-Pm(1,i);end
![Page 92: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/92.jpg)
Entrenamiento de la Red de control Los patrones de entrenamiento surgen de la consideración de que el controlador debe funcionar en forma inversa a la planta. En la planta se conoce
el estado inicial y la señal de control y mediante estos datos se obtiene la variación en el estado del sistema.
En el controlador se tiene el estado inicial, los valores de referencia y se desea calcular las señalas de control.
Targ=Pm(2:3,:);Pm=Pm(1,:);Pm=[Pm;Tm];Tm=Targ;cnet_inv=train(cnet_inv,Pm,Tm);
![Page 93: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/93.jpg)
Diseño de red neuronal
Simulación Red neuronal
Implementación de Red neuronal
![Page 94: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/94.jpg)
Pruebas CN RI
Prueba 1 (Modelo de simulación)•Tiempo de muestreo constante •3 niveles de altura deseado
Prueba 2 (Modelo de Real)•Tiempo de muestreo constante •3 niveles de altura deseado
Prueba 3 (Modelo de Real)•Altura del fluido constante•3 tiempos de muestreo
![Page 95: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/95.jpg)
Prueba 4
Parámetros de
control
Tanque 1
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en
estado
estacionario
e[m]
Tiempo de
establecimien
to ts al 5% [s]
Sobre
impulso
máximo
Mp[%]
Tm=5 [s]
0.07 0.0694 0 15.1 0.36
0.15 0.1493 0 24.6 0.12
0.23 0.229 0 33.2 0.09
![Page 96: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/96.jpg)
Prueba 5
Parámetros de
control
Tanque 1
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en
estado
estacionario
e[m]
Tiempo de
establecimien
to ts al 5% [s]
Sobre
impulso
máximo
Mp[%]
Tm=5 [s]
0.07 0.0655 0.0045 15 0
0.15 0.1450 0.0050 54.1 2.43
0.23 0.2256 0.0044 62 0.45
![Page 97: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/97.jpg)
Prueba 6
Parámetros de
control
Tanque 1
Nivel de agua
deseado Sp
[m]
Nivel de agua
medido [m]
Error en
estado
estacionario
e[m]
Tiempo de
establecimien
to ts al 5% [s]
Sobre
impulso
máximo
Mp[%]
Tm=0.5 [s] 0.07 0.0691 0 16 0.83
Tm=5 [s] 0.07 0.0655 0.0045 15 0
Tm= 10 [s] 0.07 0.0609 0.0091 20 0
![Page 98: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/98.jpg)
6. Conclusiones
La planta Multi-tanque fue satisfactoriamente habilitada
para ello se tuvo que analizar y verificar el
funcionamiento de cada uno de los componentes del
sistema Multi-tanque. Se encontró circuitos integrados
dañados tanto en la interfaz de potencia como en el
circuito de acondicionamiento de los sensores, al
cambiar estos componentes se logro cumplir uno de los
objetivos propuestos en esta tesis.
![Page 99: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/99.jpg)
Uno de los objetivos de este estudio fue la
implementación de un controlador con algoritmos
genéticos pero su uso no era adecuado para este tipo
sistema ya que es una planta de lenta repuesta y los
actuadores no soportan un funcionamiento continuo y por
un tiempo prolongado, entonces se uso los AG’s para la
identificación de los parámetros de cada electroválvula
como parte del desarrollo del modelo matemático,
llegando a una aproximación aceptable al modelo real.
![Page 100: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/100.jpg)
El controlador Fuzzy cumplió con el objetivo de
mantener los niveles de agua en los tres tanques a las
alturas propuestas, pero se debe tomar en cuenta que
la sintonización de las ganancias del controlador
tienen su efecto sobre los parámetros de control y la
señal de control de la electroválvula, un valor elevado
de la ganancia proporcional provoca una señal de
control más susceptible a las perturbaciones, que a
su vez produce un calentamiento de la electroválvula.
![Page 101: Darío Chicaiza Luis Armijos. 1.INTRODUCCIÓN Sistema Multi-tanque Es una representación didáctica de los problemas de control de nivel que ocurren en.](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051517/5665b4601a28abb57c9101b6/html5/thumbnails/101.jpg)
Para el control del sistema Multi-tanque
mediante redes neuronales se utilizó dos
métodos de entrenamientos diferentes:
modelo de referencia y red neuronal inversa,
cumpliendo con las dos redes de control el
objetivo propuesto, la diferencia de estos
radica en el desempeño del controlador, los
mejores parámetros de control tiene el
controlador con red neuronal inversa.