Diseño y simulación del predictor de Smith, para un sistema de nivel y temperatura que mezcla dos soluciones de manera proporcional

Abstract

El desarrollo de la presente tesis está orientado a resolver la problemática de modelamiento y control para un sistema de nivel y temperatura que mezcla dos soluciones de manera proporcional, con el fin de encontrar una ley de control apropiada que brinde mejoras al rendimiento en los mecanismos del proceso. Se enfoca en realizar un modelo matemático que describa adecuadamente el comportamiento general del sistema y en diseñar el Predictor de Smith mediante el método de ubicación de polos y el análisis del lugar geométrico de las raíces para luego comparar su rendimiento con los controladores PI y PID, y verificar cuál de los controladores satisfacen de manera apropiada los requerimientos del sistema. Cada tipo de controlador tiene su propia performance de control, por lo cual se elegirá al que tenga el mayor rendimiento y que cumpla con todas las especificaciones de control establecidas. De este análisis se obtiene las funciones de transferencia de controladores y plantas que modelan el sistema, luego estas son simuladas y analizadas empleando los softwares de programación MATLAB y LABVIEW, en los que se observa evolución del sistema controlado. Como resultado se obtiene que el controlador PI tiene una respuesta transitoria muy impulsiva, a diferencia de la respuesta del controlador PID que es más atenuada y se estabiliza más rápido. Por otro lado el predictor de Smith, tiene una respuesta poco impulsiva y se estabiliza mucho más rápido que los dos anteriores. Luego del análisis realizado se deduce que el Predictor de Smith es el controlador más apropiado para controlar sistemas que poseen retardos temporales. ABSTRACT The development of this thesis is oriented at solving the probiem of modeling and control for a level and temperature system that mixes Solutions proportionally, in order to find an appropriate control law that provides improvements in the performance of the mechanisms of the industrial processes. lt focuses on making a mathematical model that adequately describes the general behavior of the system and designing PI, PID and Smith Predictor type controllers, which compensate satisfactorily through the location and poles method and the roots locus analysis. Each type of controller has its own control performance, so the one with the highest performance and that complies with all the established control specifications will be chosen. From this analysis you get the transfer functions of controllers and plants that model the system, then these are simulated and analyzed using the MATLAB and LABVIEW programming softwares, in which the evolution of the controlled system is observed. The result is that the PI controller has a very impulsive transient{esponse, unlike the response of the PID controller that is more attenuated and stabilizes faster. On the other hand the predictor of Smith, has a little impulsive response and stabilizes much faster than the previous two. After the analysis, it is deduced that the Smith Predictor is the most appropriate controller to control systems that have time delays.