Desarrollo de algoritmos de control avanzado, y creación de un entorno virtual 3D, para el control de los procesos de flujo y presión.

Abstract

El presente trabajo de titulación trata sobre el desarrollo de un entorno virtual 3D de las plantas flujo y presión, utilizando algoritmos de control avanzado. Este proyecto tomó como referencia los sistemas de control de presión y flujo que se encuentran en el laboratorio de Control de Procesos de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Sede Latacunga. Los instrumentos virtuales que conforman los sistemas de control de presión y flujo fueron diseñados en el software SolidWorks. En el desarrollo de la virtualización se utilizó el motor grafico Unity 3D, en el cual se simula el funcionamiento de los sistemas, dentro del entorno también se muestra una pantalla HMI donde se puede encontrar información de las plantas, diagramas P&ID, tendencias, parámetros del sistema, etc. Para realizar el control de los procesos se emplearon algoritmos de control, tales como: Fuzzy Logic, Control Predictivo Basado en Modelo (MPC) y PID con diferentes métodos de sintonización, los cuales son: Ziegler & Nichols, Lambda, Haalman y Cohen Coon, los mismos que son implementados en el software Matlab, el cual se comunica con Unity 3D mediante el uso de memorias compartidas para el envío y recepción de los parámetros de control. Como resultado se presenta un sistema intuitivo e interactivo el cual tiene animación 3D de los princípiales elementos de los sistemas industriales como son los transmisores, elemento de control final como: válvula con posicionador en presión y variador de frecuencia en flujo, rotámetro, tanques, tuberías. Mediante un análisis se determinó que el controlador más eficiente para el sistema de presión es el MPC y para el sistema de flujo es el controlador PI con el método de sintonía Haalman.