Diseño y simulación de un algoritmo de control avanzado basado en el predictor Smith aplicado en un intercambiador de calor de tubo y coraza para procesos industriales

Abstract

El presente proyecto de tesis propone una solución a un problema actual y recurrente en los sistemas con retardo de tiempo como son los intercambiadores de calor de tubo y coraza usados en los procesos industriales, lo cual es la variación de los parámetros de control debido a los problemas de retardo, así como la optimización constante del proceso con el objetivo de lograr un mayor rendimiento y menor tiempo de respuesta del sistema. Para ello se realiza un análisis del modelo matemático del intercambiador de calor con el objetivo de evaluar su respuesta en el tiempo, para luego diseñar e implementar un algoritmo de control avanzado basado en el predictor Smith y así comparar el rendimiento frente a un algoritmo de control clásico. Finalmente, se desarrolla la ingeniería de diseño de una arquitectura de control industrial para la fabricación de un demo. En este demo se considera el procesador, los módulos I/Os y el simulador de procesos.

This thesis project proposes a solution to a current and recurring problem in the timedelay systems such as heat exchangers of tube and shell used in industrial processes, which is the variation of control parameters due to delay problems and the constant process optimization in order to achieve higher performance. For that reason, the mathematical model is first analyzed in order to evaluate the time response, then an advanced control algorithm based on Smith predictor is designed and implemented in the model and compared with a classic control. Finally, the design engineering of an industrial control architecture is developed considering the controller, I/Os modules and the process simulator in order to validate the results.