Hola, que tal muy buenos días este video es para explicar el programa de simulación de una planta termoeléctrica (PT) cuya regulación en tres de sus subsistemas es llevada a cabo por controladores adaptables, aquí tenemos en la pantalla un diagrama esquemático de esta PT en donde podemos observar una serie de botones que se asocian con diferentes paneles de control de los diferentes subsistemas de misma.
(0:29) Tenemos por ejemplo el panel del condensador aquí que nos presenta dos sistemas controlados cuyo nombre aquí puede observarse, el deareador y el de flujo de condensado, estos paneles pueden ser ocultados mediante la presión del ratón sobre el botón ocultar. Tenemos también el panel de agua de alimentación en donde tenemos tres controladores, uno de ellos es un controlador adaptable que es el objeto de estudio digamos de nuestro trabajo,
(1:05) Tenemos también el panel de la caldera con otros tres controladores, tenemos el panel del sobrecalentador, tenemos el panel de la turbina donde hay dos controladores y el panel del recalentador que también tiene dos controladores.
(1:19) En particular en este trabajo se ha llevado a cabo la sustitución de tres controladores de tipo PID por el mismo número de controladores adaptables, este es el primer sistema en el que se ha trabajado, es el controlador de la turbina de la bomba de alimentación de agua, en este sistema, en esta pantalla podemos nosotros observar la apariencia de un controlador adaptable el cual tiene 5 modos de operación, que es el modo selector de modelo (MS), el modo de autosintonización (STR), el modo del controlador lineal general (CLG ), el modo PID y el modo manual (Man).
(1:55) Cuando nosotros queremos configurar este controlador inicialmente, podemos hacer click en el botón de programación, lo cual despliega un panel en el cual podemos observar y modificar la configuración del controlador, en primer lugar tenemos aquí los parámetros del controlador PID, parámetros del estimador, como el valor inicial de los elementos de la diagonal principal de la matriz del estimador, la ganancia, el valor del factor de olvido, y los parámetros del modelo que se va a utilizar para aproximar el sistema, en este caso un modelo con un parámetro del polinomio A, un parámetro en el polinomio B, y un retardo de 4 periodos de muestreo.
(2:38) También aquí podemos elegir el tipo de respuesta deseada, en particular es recomendable usar la respuesta de primer orden ya que en las pruebas llevadas a cabo, los de segundo orden no dieron muy buenos resultados. En particular aquí nos permite proponer la ubicación de un polo dominante en la función de transferencia de primer orden, que podría ser de un orden mayor porque se puede considerar como un polo dominante. En este caso se está suponiendo un polo en 0.067. Y también tenemos aquí las características del filtro de datos que es del tipo pasabanda con una frecuencia de paso inferior y una frecuencia superior, los cuales delimitan la banda de paso.
(3:26) Cuando queremos ocultar el panel de programación del controlador tenemos que volver al panel de control correspondiente y volver a oprimir aquí la techa de programación, lo cual hará que se desaparezca este panel de abajo. Aquí como ya se dieron cuenta solicito una respuesta de primer orden, acto seguido voy a solicitar el modo de autosintonización, inicialmente los parámetros del modelo van a ser cero ambos y se va dejar todo en manos del estimador del controlador para que determine los valores más apropiados de estos parámetros con el fin de que nuestro modelo aproxime lo mejor posible al sistema considerado.
(4:12) Vamos a ir ahora al segundo sistema en el cual hay un controlador del tipo adaptable, que es el controlador de presión de vapor en el domo, en este caso tenemos otra vez los 5 modos de operación. Vamos a llamar al panel de programación de este controlador, vamos a solicitar una respuesta de primer orden, ocultamos ese panel de programación y le ponemos el modo autosintonización igual empiezan en cero los parámetros y se oculta ese panel.
(4:44) Y vamos por último al último sistema que es el controlador de temperatura en el sobrecalentador secundario, otra vez llamamos al panel de control, solicitamos una respuesta de primer orden y ocultamos este panel, solicitamos el modo de autosintonización y dejamos en cero los parámetros para que el estimador se encargue de determinar los valores más adecuados de estos parámetros
(5:09) Ahora aquí tenemos varias opciones de lo que se puede simular, podemos simular pruebas al 100% ya sea en estado estable o la primera prueba de regulación que consiste en disminuir la potencia solicitada a la salida de la planta desde el 100% al 77.5 %. Aquí tenemos la opción de tener el estado estable al 77.5% con la segunda prueba de regulación que consiste en un decremento de la potencia de salida desde el 77.5% al 50%. Y por último tenemos la opción de simular al 50% en estado estable o una tercera prueba de regulación.
(5:54) Esta opción aquí en el menú principal nos presenta el panel de evaluación en el cual podemos verificar el desempeño de cada sistema controlado con un controlador adaptable, aquí nos va a presentar el comportamiento de cada una de las salidas controladas y acá el valor de los criterios numéricos de evaluación con fines de comparar estos sistemas, controlados mediante un controlador adaptable contra el desempeño que se observa con controladores PID convencionales.
(6:31) Debemos recordar que J1 es la suma de una parte que considera el error de control y otra parte que considera el esfuerzo de control realizado. Esta parte considera simplemente el valor absoluto del error durante todo el periodo de prueba y esta parte toma en cuenta el esfuerzo de control definido mediante la señal de control sobre su valor máximo configurado en el panel de programación del controlador. Este panel de evaluación solamente se utiliza en las pruebas de regulación.
(7:12) También podemos aquí solicitar la ayuda y nos da una breve explicación de este programa. Aquí este botón es para pausar la simulación y continuarla cuando volvemos a oprimirlo. Y bueno este botón es el botón de inicio, antes de oprimir este botón es necesario determinar qué vamos a simular, podemos simular el estado estable o podemos simular como en este caso voy a solicitar la primera aprueba de regulación. En este caso voy a requerir que esta prueba de disminución de la potencia de salida desde 100 al 77.5 se realice a partir de los 310 segundos simulados, le doy OK y podemos correr la simulación.
(8:01) Como yo inicialmente configuré cada controlador adaptable para que esté en modo autosintonización, lo que va a hacer cada sistema es controlar inicialmente cada uno de esos tres sistemas con un controlador PI y después de un periodo de adaptación se conmuta al modo de Controlador Lineal General en el que se diseña un controlador apropiado de acuerdo con el modelo estimado o identificado del sistema.
(8:31) Vamos a ver este sistema por ejemplo, vamos a iniciar la simulación, inicialmente vemos aquí el comportamiento de los parámetros estimados en color rojo y azul y el comportamiento del primer elemento de la matriz del estimador y vemos acá la salida del sistema y la señal de control. Vamos al siguiente sistema, aquí también podemos ver la salida del sistema, la señal de control y lo correspondiente con el estimador.
(9:05) Lo mismo podemos ver acá, muy bien en este momento por lo que veo ya ha empezado la prueba de disminución en la potencia generada, va para abajo, vamos a ver el panel de evaluación, y aquí podemos observar el comportamiento de cada sistema controlado, vamos a dejar que corra, debo decir que en este caso de acuerdo como configuré los controladores estoy suponiendo que todos ellos inicialmente estiman un modelo de primer orden para aproximar a su sistema correspondiente y después diseñan un controlador con base en ese modelo para que efectúe las labores de regulación, todos en forma simultánea.
(9:56) En algunas partes del documento de la tesis se comenta acerca de una sintonización secuencial, eso se tiene que hacer de manera muy rápida, primero iniciando la simulación, solicitando que la prueba de regulación empiece en el minuto 300 ó el 500 depende de lo que uno quiera y que tan rápido uno sea y va activando en cada controlador el modo de autosintonización, de tal manera que cuando una autosintonización termina comenzamos la otra.
(10:29) Aquí detuve la simulación para que veamos los valores obtenidos en cada criterio numérico para cada uno de los subsistemas que estamos considerando, muy bien con eso termina este pequeño video ya uno puede aprender mucho moviéndole aquí y jugando un poco con el programa de simulación. Hasta luego que estén muy bien