Regulador cuadrático lineal y control predictivo aplicados en un sistema de cuatro tanques: una comparación de rendimiento

Autores/as

  • William Oswaldo Chamorro Hernández Universidad Tecnológica Equinoccial
  • Pablo Velarde Rueda Universidad Tecnológica Equinoccial

DOI:

https://doi.org/10.29019/enfoqueute.v9n1.257

Palabras clave:

MPC, LQR, Control Óptimo, Mínimos Cuadrados, Control de Procesos, Sistema de Cuatro Tanques

Resumen

Este documento presenta una comparación entre dos técnicas lineales de controladores conocidos como PI-LOR y MPC con restricciones suaves aplicada a un proceso de cuatro tanques acoplados, cuyas características principales son las no linealidades, múltiples entradas y salidas y una dinámica lenta. El modelo es linealizado alrededor de un punto de funcionamiento utilizando un método de optimización, denominado mínimos cuadrados. Además, se presenta una formulación matemática general para ambos controladores que puede ser fácilmente extendida a cualquier control de procesos. Todo el procedimiento es descrito en detalle, así como los resultados de la simulación para ambos controladores. Para lograr una comparación real del rendimiento, los datos experimentales son obtenidos en las mismas condiciones y se analizaron todos los parámetros de respuesta.

 

 

 

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Alvarado, I.; Limon, D.; Muñoz de la Peña, D.; Maestre, J.M. & Ridao, M.A., 2011. A comparative analysis of distributed mpc techniques applied to the hd-mpc four-tank benchmark. Journal of Process Control, p. 800–8015.
Askari, M., Moghavvemi, M., Almurib, H. & Muttaqi, K., 2016. Multivariable offset-free model predictive control for quadruple tanks system. Transactions on Industry Applications, p. 1882–1890.
Camacho, E. & Bordons, C., 2004. Model Predictive Control in the Process Industry. Springer-Verlag.
Chamorro, W., Velarde, P. & Mosquera, G., 2017. On the Performance Comparison between PI-LQR and Soft-Constrained MPC Applied to a 4-Tanks System. INCISCOS 2017 (Por publicarse).
Cheng, J. y otros, 2016. Robust finite-time sampled-data control of linear systems subject to random occurring delays and its application to four-tank system. Volumen 281:55–76.
Engules, D., Hot, M. & B., A., 2015. Level control of a coupled-tank system via eigenvalue assignment and lqg control.. In Proceedings of the 23th Mediterranean Conference on Control and Automation (MED), p. 1198–1203.
Cheng, J.1; Chen, S.; Liu, Z.; Wang, H. & Li, J. 2016. Stochastic model predictive control approaches applied to drinking water networks. Optimal Control Applications and Methods In Press,.
Guillod, O., Sarria, V., Kenfack, S. & Pulgarin, C., 2003. An innovative coupled solar-biological system at field pilot scale for the treatment of biorecalcitrant pollutants. Issue 159(1):89–99.
H. Gouta, S.H. Said, N. Barhoumi & F. MSahli 2017. Generalized predictive control for a coupled four tank MIMO system using a continuous discrete time observer. ISA transactions, p. 280–292.
Herrera, M., Chamorro, W., Gomez, P. & Camacho, O., 2015. Two-wheeled inverted pendulum robot nxt lego mindstorms Mathematical modelling and real robot comparisons. Revista Polit´ecnica.
Jimenez, A., Al-Hadithi, B. M., Alonso, L. & Perez-Oria, J., 2013. Linear quadratic regulator based takagi-sugeno model for multivariable nonlinear processes. In System Theory, Control and Computing (ICSTCC), p. 285–290.
Johansson, K., 2000. The quadruple-tank process: a multivariable laboratory process with an adjustable zero. Volumen 8(3):456–465.
Mavrias, G., Fuchs, W. & Binder, H. a. R. B., 2003. Anaerobic treatment of wastewater with high organic content using a stirred tank reactor coupled with a membrane filtration unit. Volumen 37(4):902–908.
Najarro, R., López, R., Racines, R. E. & Puris, A., 2017. Un Algoritmo Genético Híbrido para la Optimización del Flow Shop Scheduling bajo Restricciones de Entornos Reales. Enfoque UTE, 8(5), pp. 14-25.
Sugeno, M. & Takagi, T., 1985. Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control. IEEE Transactions on systems man, and cybernetics, p. 116–132.
Velarde, P., Valverde, L., Maestre, J. M. & Ocampo-Martinez, C., 2017. On the comparison of stochastic model predictive contro strategies applied to a hydrogen-based microgrid. Journal of Power Sources, p. 161–173.
Vikram, K., Haizhou, P., Wong, M. & de Queiroz, M., 2005. Experimental validation of a nonlinear backstepping liquid level controller for a state coupled two tank system. Issue 13(1):27–40,.

Descargas

Publicado

2018-03-30

Cómo citar

Chamorro Hernández, W. O., & Velarde Rueda, P. (2018). Regulador cuadrático lineal y control predictivo aplicados en un sistema de cuatro tanques: una comparación de rendimiento. Enfoque UTE, 9(1), pp. 204 – 216. https://doi.org/10.29019/enfoqueute.v9n1.257

Número

Vol. 9 Núm. 1 (2018)

Sección

Automatización y Control, Mecatrónica, Electromecánica, Automotriz

Licencia

Los artículos e investigaciones publicadas por la Universidad UTE, se realizan en régimen de Acceso Abierto [Open Access] en formato electrónico. Esto significa que todo el contenido está disponible de forma gratuita sin costo para el usuario o su institución. Los usuarios pueden leer, descargar, copiar, distribuir, imprimir, buscar o enlazar los textos completos de los artículos, o usarlos para cualquier otro propósito legal, sin necesidad de pedir permiso previo al editor o al autor. Esto está de acuerdo con la definición de acceso abierto de la Iniciativa de Acceso Abierto de Budapest (BOAI). Al enviar un artículo a cualquiera de las revistas científicas de la Universidad UTE, el o los autores aceptan estas condiciones.

La UTE aplica la licencia Creative Commons Attribution (CC-BY) a los artículos de sus revistas científicas. En virtud de esta licencia de acceso abierto, como autor usted acuerda que cualquier persona puede reutilizar su artículo en su totalidad o en parte para cualquier propósito, de forma gratuita, incluso para fines comerciales. Cualquiera puede copiar, distribuir o reutilizar el contenido siempre y cuando el autor y la fuente original estén correctamente citados. Esto facilita la libertad de reutilización y también asegura que el contenido pueda ser extraído sin barreras para necesidades de investigación.

 

Esta obra está bajo una Creative Commons Attribution 3.0 International (CC BY 3.0).

 

Además, la Revista Enfoque UTE garantiza y declara que los autores conservan siempre todos los derechos de autor y todos los derechos de publicación sin restricciones [© Los Autores].  El reconocimiento (BY) permite cualquier explotación de la obra, incluyendo una finalidad comercial, así como la creación de obras derivadas, la distribución de las cuales también está permitida sin ninguna restricción.