Selección de estrategia y sintonización óptima de control industrial usando un diseño de experimento factorial

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.20201010

Palabras clave:

sintonía óptima de control, control de procesos, diseño de experimentos, diseño factorial

Resumen

En este estudio se presenta un nuevo enfoque experimental para la selecciónóptima de una estrategia de control basada en el actuador. El enfoque propuesto es un método de dos etapas: primero se aplica un diseño de experimento factorial de dos niveles con n factores (2n) para comparar diferentes esquemas de control. La comparación de esquemas se lleva a cabo en términos de consumo de energía y rendimiento de circuito cerrado. Para el mejor esquema relativo, se completa un Diseño Central Compuesto Centrado en las Caras (CCF, por sus siglas en inglés) obteniendo parámetros de controlador que optimizan el rendimiento, en términos del Error absoluto integral (IAE, por sus siglas en inglés), mientras operan en una región de bajo consumo de energía. El enfoque propuesto se probó experimentalmente utilizando datos reales obtenidos de una planta prototipo de laboratorio. Algunas pruebas experimentales que ilustran la idoneidad de nuestro método se muestran al final de este artículo.

|Resumen
= 1009 veces | HTML (ENGLISH)
= 0 veces| | PDF (ENGLISH)
= 501 veces|

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

David Roberto Acosta Villamil, Universidad del Norte

Estudiante de Doctorado, Departamento de Ingeniería Mecánica.

José Fernando Noguera Polania, Universidad Cooperativa de Colombia

PhD, Profesor de Tiempo Completo, Programa de Ingeniería Electrónica.

Arnaldo Verdeza Villalobos, Universidad Simón Bolívar

Estudiante de Doctorado, Departamento de Ingeniería Mecánica.

Blanca Luz Foliaco Romero, Universidad del Norte

Estudiante de Doctorado, Departamento de Ingeniería Mecánica.

Adriana Fernanda Rincón Montenegro, Universidad del Norte

Estudiante de Doctorado, Departamento de Ingeniería Mecánica.

Marco Enrique Sanjuan Mejía, Universidad del Norte

Profesor, Departamento de Ingeniería Mecánica.

Citas

C. Knospe, “PID control,” IEEE Control Syst. Mag., vol. 26, no. 1, February 2006. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/MCS.2006.1580151

M. L. Brisk, “Process control: Potential benefits and wasted opportunities,” Aust. J. Electr. Electron. Eng., vol. 2, no. 1, 2005. [Online]. Available: https://doi.org/10.1080/1448837X.2005.11464113

P. Klán and R. Gorez, “PI controller design for actuator preservation,” IFAC Proc. Vol., vol. 41, no. 2, 2008. [Online]. Available: https://doi.org/10.3182/20080706-5-KR-1001.00981

F. Castrillón and D. Castellanos, “New tuning rules for PID controllers based on IMC with minimum IAE for inverse response processes,” DYNA, vol. 82, no. 194, November 2015. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.15446/dyna.v82n194.46744

A. Verdeza and L. Di Mare and M. Sanjuán and A. Bula, “Diseño de ecuaciones de sintonía para controladores PID (Proporcional-Integral-Derivativo) implementados en fotobiorreactores,” Inf. tecnológica, vol. 27, no. 4, 2016. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642016000400013

J. Duarte and W. Orozco, “Optimización de sintonización de controladores PID bajo el criterio IAE aplicados a procesos térmicos,” Revista Inge@UAN, vol. 5, no. 10, pp. 35–45, 2015.

J. Shen, “New tuning method for PID controller,” ISA Trans., vol. 41, no. 4, October 2002. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/S0019-0578(07)60103-7

M. T. Özdemir and D. Öztürk and Ī. Eke and V. Çelik and K. Y. Lee, “Tuning of optimal classical and fractional order PID parameters for automatic generation control based on the bacterial swarm optimization,” IFAC-PapersOnLine, vol. 48, no. 30, 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.12.429

O. García, D. Acosta, and C. Diaz, “GPU-Implementation of a sequential monte carlo technique for the localization of an ackerman robot,” in International Conference on Applied Informatics ICAI 2018: Applied Informatics, Bogotá, Colombia, 2018, pp. 309–320.

J. A. López, A. Duque, and A. F. Navas, “Sintonización de un controlador PID en un PLC haciendo uso de inteligencia de enjambres/auto-tuning of a PID controller implemented in a PLC using swarm intelligence,” Prospectiva, vol. 15, no. 1, January 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.15665/rp.v15i1.679

M. Bauer, A. Horch, L. Xie, M. Jelali, and N. Thornhill, “The current state of control loop performance monitoring – A survey of application in industry,” J. Process Control, vol. 38, February 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jprocont.2015.11.002

K. L. Morales and H. D. Álvarez, “Determination and use of feasible operation region in flash distillation control,” Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, vol. 95, April 2020. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.17533/udea.redin.20190738

A. S. Comas, A. T. Palacio, S. T. Mendoza, and D. N. Rodado, “Aplicación del diseño de experimentos taguchi para la identificación de factores de influencias en tiempos de impresión 3d con modelado por deposición fundida,” Int. J. Manag. Sci. Oper. Res., vol. 1, no. 1, pp. 43–48, Jan. 2016.

D. C. Montgomery, Design and analysis of experiments, 9th ed. John wiley & sons, 2017.

J. C. Salazar and A. B. Zapata, “Análisis y diseño de experimentos aplicados a estudios de simulación,” DYNA, vol. 76, no. 159, pp. 249– 257, Sep. 2009.

K. J. Åström and T. Hägglund, Advanced PID control. ISA-The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 2006.

C. A. Smith and A. B. Corripio, Principles and Practice of Automatic Process Control, 3rd ed. John wiley & sons, 2006.

J. Duarte and et al, “Auto-ignition control in spark-ignition engines using internal model control structure,” J. Energy Resour. Technol., vol. 139, no. 2, March 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10. 1115/1.4034026

H. Zeng and K. Xiao, “A new design of multivariable decoupling internal model controller,” J. Theor. Appl. Inf. Technol., vol. 48, no. 1, pp. 417–422, Feb. 2013.

Publicado

— Actualizado el 2020-10-29

Cómo citar

Acosta Villamil, D. R., Noguera Polania, J. F., Verdeza Villalobos, A., Foliaco Romero, B. L., Rincón Montenegro, A. F., & Sanjuan Mejía, M. E. (2020). Selección de estrategia y sintonización óptima de control industrial usando un diseño de experimento factorial. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (103), 34–43. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20201010