Una plataforma de control predictivo basada en microcontrolador para aplicaciones de control de procesos
Autores: Short, Michael; Abugchem, Fathi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Una plataforma de control predictivo basada en microcontrolador para aplicaciones de control de procesos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Control predictivo
Modelos dinámicos
Carga computacional
MPC adaptativo
Planta de proceso industrial
Implementación en tiempo real
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Los esquemas de control predictivo basado en modelos (MPC) emplean modelos dinámicos de un proceso dentro de un marco de horizonte recedente para optimizar el comportamiento de un proceso. Aunque el MPC tiene muchos beneficios, una desventaja significativa es la gran carga computacional, especialmente en situaciones adaptativas y restringidas. En este documento, se desarrolla un esquema de MPC autoajustable/adaptativo computacionalmente eficiente para una planta de proceso industrial simple con restricciones de tasa y amplitud en la entrada de la planta. El esquema ha sido optimizado para implementación en tiempo real en procesadores integrados pequeños y de bajo costo. Emplea un horizonte de control corto (2 pasos) con un horizonte de predicción ajustable, ajusta automáticamente el parámetro de supresión de movimiento (regularización) para lograr un control bien condicionado y presenta una nueva técnica para generar la trayectoria de referencia que es robusta a cambios en el retardo temporal del proceso y en presencia de cualquier respuesta inversa. Además, se evita la necesidad de un procedimiento completo de programación cuadrática para manejar las restricciones de entrada mediante el empleo de una solución cuasi-analítica que optimiza adecuadamente las restricciones. Los resultados preliminares de las pruebas de hardware en bucle cerrado indican que el esquema resultante tiene un buen rendimiento y una baja sobrecarga de implementación.
Descripción
Los esquemas de control predictivo basado en modelos (MPC) emplean modelos dinámicos de un proceso dentro de un marco de horizonte recedente para optimizar el comportamiento de un proceso. Aunque el MPC tiene muchos beneficios, una desventaja significativa es la gran carga computacional, especialmente en situaciones adaptativas y restringidas. En este documento, se desarrolla un esquema de MPC autoajustable/adaptativo computacionalmente eficiente para una planta de proceso industrial simple con restricciones de tasa y amplitud en la entrada de la planta. El esquema ha sido optimizado para implementación en tiempo real en procesadores integrados pequeños y de bajo costo. Emplea un horizonte de control corto (2 pasos) con un horizonte de predicción ajustable, ajusta automáticamente el parámetro de supresión de movimiento (regularización) para lograr un control bien condicionado y presenta una nueva técnica para generar la trayectoria de referencia que es robusta a cambios en el retardo temporal del proceso y en presencia de cualquier respuesta inversa. Además, se evita la necesidad de un procedimiento completo de programación cuadrática para manejar las restricciones de entrada mediante el empleo de una solución cuasi-analítica que optimiza adecuadamente las restricciones. Los resultados preliminares de las pruebas de hardware en bucle cerrado indican que el esquema resultante tiene un buen rendimiento y una baja sobrecarga de implementación.