Diseño de controladores PI predictivos generalizados para proceso térmico experimental

Abstract

Este trabajo se centra en el control en lazo cerrado de un proceso térmico experimental ubicado en la Universidad Técnica Federico Santa María, en el departamento de Electrónica. Se aborda el modelado, la identificación y la validación de la planta experimental. Como resultado de la identificación de la planta, se obtiene un modelo de primer orden con retardo de tiempo. El retardo de tiempo genera desafíos en el control debido a sus efectos, por lo que se proponen dos controladores clásicos: el Predictor de Smith (SP) y el controlador Predictivo PI (PPI), para enfrentar un retardo de tiempo dominante. Además, se sugiere una estrategia de control avanzada, el controlador PI Predictivo Generalizado (GPPI). Para comparar el desempeño de estos controladores, se lleva a cabo un estudio teórico para comprender su estructura. Posteriormente, se diseñan y simulan los controladores considerando un punto de operación y criterios de diseño que se ajustan a las limitaciones físicas de los componentes. Además, se obtienen datos experimentales, los cuales son de suma importancia, ya que validan los resultados en un entorno real. Los experimentos se realizan sobre la planta identificada, que consta de una mesa de calor. Mediante una configuración serial, es posible establecer el control desde MATLAB & Simulink. Los resultados de la comparación de los tres controladores propuestos indican que el controlador GPPI ofrece un mejor desempeño, logrando una respuesta rápida y una mejor respuesta ante perturbaciones.