Identificación y diseño del controlador para un sistema regulador de temperatura en un cuarto termino

Abstract

El presente estudio describe el diseño de uncontrolador para regular la temperatura en un cuarto térmico donde hay que considerar los elementos que intervienen como una caldera, un radiador, una electroválvula, una bomba de agua y la piscina donde se deposita los granos de cebada. Partimos de un modelo de la planta que es el resultado de un sistema de ecuaciones dinámicas y de estado estacionario que describen el funcionamiento del proceso industrial en estudio. A partir de eso se continuara con el procedimiento de identificación que es la base de nuestro estudio, para luego hacer el diseño del controlador del proceso mencionadodonde es necesario cumplir un proceso metódico. El capítulo primerotrata sobre el análisis del problema de nuestro tema estudiado, se haráuna descripción de la planta estudiada para la identificación y finalmente se hablará sobre una breve historia de la identificación de sistemas que es nuestro principal tema en estudio. El capítulo segundo muestra el fundamento teórico y ecuaciones físicas que nos servirá para la comprensión y modelamiento matemático de nuestro proceso térmico, como también conceptos básicos del control automático que nos ayudara a recordar ciertos criterios para poder lograr un buen control.Además de eso se presenta teoría sobre la Identificación de Sistemas que es de suma importancia ya que ayudara a comprender al lector cual es la metodología que se usa en esta técnica así también como sus fundamentos teóricos. El capítulo tercerocomienza con el modelamiento matemático de la planta que estamos estudiando mediante leyes físicas de la termodinámica que es lo que muestra el comportamiento de nuestro sistema. De ahí mediante la transformada de Laplace logramos obtener una función de transferencia, que es el modelo final en el dominio de laplacianocon el cual se comienza el proceso de identificación. A continuación se generan señales de entrada que servirán para observar la respuesta del sistema. En el capítulo cuarto con los datos de entrada y salida de la planta se procederá a la identificación del sistema, utilizando la herramienta IDENT del software Matlab, donde podremos analizar y seleccionarcon criterio, fundamentado en las bases teóricas del estudio de identificación de sistemas, la mejor identificación para nuestra planta. El capítulo quinto, nuestro último procedimiento, es diseñar el controlador, el cual tiene como función mejorar aspectos importantes de la respuesta de la planta como el error de estado estacionario, sobrenivel porcentual y tiempo de estabilización. Además de eso, nuestro último capítulo muestra la comprobación de todo el trabajo mediante validaciones del modelo con datos reales. Para el diseño del controlador se pueden utilizar diversos métodos y analizar cuál es el controlador que me ofrece la mejor respuesta dinámica sea este un controlador P (Proporcional), PI (Proporcional Integral) o PID (Proporcional Integral Derivativo). Para terminar se encuentran las conclusiones y recomendaciones del trabajo presente y finalmente se encuentran los distintos anexos para complementar a los capítulos antes mencionados.