Identificación en lazo cerrado de procesos multivariables con control predictivo con restricciones-caso de estudio de una columna deproponizadora industrial

Abstract

El objetivo de este trabajo es la re-identificación del modelo de proceso que se utiliza en controladores predictivos (MPC) ya existentes usando datos de operación en lazo cerrado. Se asume que el controlador tiene una estructura en dos capas, donde en la capa superior un simple algoritmo optimización económica determina un conjunto de valores óptimos en estado estacionario (“targets ”), los cuales son pasados al MPC para su implementación. Este es el caso de varios paquetes comerciales MPC aplicados en la industria. El presente trabajo enfoca el caso donde el modelo del proceso presenta signos de deterioro, por lo que obtener un nuevo modelo representa beneficios significativos en el procedimiento de re-comisionamiento del MPC. Se propone una nueva metodología para excitar el sistema en lazo cerrado, introduciendo señales de excitación persistente en la función objetivo de la capa superior del MFC. Esta estrategia permite la operación continua del sistema, respetando las restricciones del proceso y cumpliendo las especificaciones del producto. La aplicación del método se ilustra a través de simulaciones numéricas de una columna depropanizadora típico de la industria petrolera. El método es simple de ser implementado en controladores MPC existentes y los resultados muestran su gran potencial para aplicaciones prácticas.

This paper deais with the model re-identification in closed-loop systems with already existing MPC controllers. It is assumed that the controller has a two-layer structure, where in the upper layer a simplified economic optimization determines a set of optimal steady State valúes for the process inputs (targets) and passes this set to the MPC for implementation. This is the case of several commercial MPCpackages applied in industry. This work focuses on the case where the existing process model shows signs of deterioration and there is significant henefit in obtaining a new model aiming a MPC re-commissioning procednre. It is proposed a new methodology to excite the system in closed-loop by introducing persistently exciting signáis in the objective function of the economic layer. The approach allows the continuous operation of the system as the process constraints and product specification can be satisfied during the test. The application of the method is illustrated by simulation of a depropanizer column of the oil industry. The method is simple to be implemented in existing commercial MPC packages and the results show that the method has a goodpotential to be applied in practice.