Modelado y control predictivo de una planta de regulación de nivel

Abstract

En este trabajo se modela una planta de regulación de nivel en la cual se implementa un Controlador Predictivo Generalizado (GPC) a través un Programmable Logic Controller (PLC). En primer lugar se hace uso de la herramienta de MATLAB de identificación de parámetros, Ident Toolbox, para obtener un modelo aproximado a un tanque de agua no lineal, en el cual se implementarán las técnicas citadas. Los resultados del GPC serán comparados con los resultados de un controlador Proporcional Integral (PI). Para conseguir un modelo más preciso se hace uso de la técnica de Gain Scheduling para aproximar el modelo no lineal a un conjunto de modelos lineales. Para la implementación del controlador GPC en el sistema a través del PLC SIMATIC S7-200 Siemens® se ha hecho uso de una conexión OPC entre el autómata y MATLAB® , donde se encuentra el algoritmo de control. Después se ha usado la herramienta de MATLAB® Hybrid Toolbox, para obtener una solución explícita del GPC la cual sea implementable en el propio autómata, donde finalmente se podrá comprobar que los resultados son tan buenos como los del controlador online.

In this project a level regulation plant will be modelled and the Generalized Predictive Controller (GPC) will be implemented using a Programmable Logic Controller (PLC). To begin with, the Parameter Identification Toolbox of MATLAB® will be used to model a nonlinear water tank. The results will then be compared with the Proportional Integral (PI) controller results. In order to get the precise model, Gain Scheduling techniques will be used to approximate the nonlinear model of the tank with a family of linear models. All these methods have been implemented in PLC SIMATIC S7-200 Siemens® by connecting MATLAB® to the OPC server. After this the Hybrid Toolbox of MATLAB® will be used to get the explicit GPC which can be implemented in the PLC.