Control proporcional de nivel de tanque de líquido: simulación Matlab y explicación intuitiva, error de posición

Antonio Sala, UPV

Dificultad: ** ,       Relevancia: ,      Duración: 18:27

Resumen:

Este vídeo simula el control en bucle cerrado del nivel de un tanque de líquido, cuyo código de simulación interactivo en bucle abierto se discutió en el vídeo [interactank] y sirvió para motivar hacia los conceptos básicos de sen~ales y sistemas en el vídeo [tanksist]. El control en bucle abierto se aborda en el vídeo [tank1BAP]... aunque tiene bastantes inconvenientes prácticos comparado con el bucle cerrado.

Aquí se plantea un bucle de control, primero en diagrama de bloques (aunque el análisis teórico de las funciones de transferencia de bucle cerrado NO es objetivo de este vídeo), y luego sobre el ejemplo concreto del tanque, identificando variable controlada (nivel), variable manipulada (caudal de entrada), perturbación (válvula/caudal de salida), etc.

Se discute que el control proporcional puede implementarse con un mecanismo flotador-palanca, pero también puede hacer una multiplicación $u=K\cdot error$ un computador... y además de multiplicar, registrar datos, presentar interfaz de usuarios, permitir teleoperación remota, etc.

Primero se simula el control $u=k\cdot (r-y)$, comprobando que tiene un gran error de posición. Realmente es incorrecto, porque las fórmulas lineales manejan variables incrementales por lo que la simulación correcta es $u=k\cdot (r-y)+u_{PF}$, esto es an~adiendo un “offset” a la acción de control igual al valor de la entrada en el punto de operación nominal. Esta simulación se analiza, por tanto, pero también tiene error de posición si nos alejamos del punto de operación tomado como “cero” en incrementales, o si las perturbaciones de caudal de salida actúan.

La razón básica del error de posición es que el control proporcional “desconecta” el control al llegar al valor de referencia y, por tanto, ese nunca va a ser un punto de equilibrio (salvo que el ”offset” al que referíamos en el anterior párrafo coincida con el punto de operación de entrada en la citada referencia... lo que no ocurrirá si dicha referencia cambia, obviamente). Ello requiere soluciones (acción integral, preprocesado de referencia, etc.) que no son objetivo de este vídeo.

*Los materiales incluyen sólo el código del controlador.

Colección completa [VER]:

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