IdentificacinycontroldeunaclulaPeltier

AdrinCaleroSevillaJavierMeleroSnchez

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ndiceIdentificacindelproceso...2ClculodelcontroladorPID...6ConstruccindeunPID.vi...8ControlPeltier.vi.10Conclusiones.16

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IdentificacindelprocesoPara controlar un proceso primero debemos conocerlo. Es por ello que el primer paso esrealizarunexperimentoparatomarlosdatosdelcomportamientodelaclulaPeltierencadaunadelaszonasdetrabajo,queennuestrocasosona+5Cy5C.Paralaadquisicindelosdatos del experimento usamos el programa LabVIEW, utilizando como base la aplicacinidentplantilla.viyajustandolasexpresionesdecambiodemagnitudelresultadoqueda:

Traslarealizacindeambosexperimentosguardamoslosdatosobtenidosenformato.txtyloscargamosenelprogramaMatLab.Antesderepresentarlosdatos,restamoslatemperaturadeequilibrioparacentrarlosdatosa0Cyprepararlosaspararealizarlaidentificacin.

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+5C

5C

Ahora ya nos encontramos en condiciones de abrir la herramienta ident deMatlab, dondecargamos los resultados tratados. Para la identificacin no utilizamos todo el ancho de los

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datos sinoquehemos seleccionadodosescalonespara cada caso,unode subida yotrodebajada.Losresultadosquenosofreceestaherramientason:Teq=+5Cescalnpositivo

Teq=+5Cescalnnegativo

Teq=5Cescalnpositivo

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Teq=5Cescalnnegativo

Conestosresultadosnoscalculamostres funcionesdetransferencia:unaglobal,unapara lazonade+5Cyotraparalazonade5C.

Gpglobal= ..Gp+5C=..Gp5C=

..

Estasfuncionessehancalculadousandominutoscomounidaddetiempo.

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ClculodelcontroladorPIDUna vez tenemos la funcin de transferencia ya estamos en disposicin de calcular losparmetrosdelcontroladorPIDparacumplirconlassiguientesespecificaciones: Errornuloanteseguimientodeentradasescaln. Tiempodeestablecimientomenorquelamitaddeltiempodebucleabierto. Sinsobreoscilacin. Quelaaccindecontrolnosesatureanteuncambiodedosgradosenlareferenciade30%.ParaestepuntosnosvalemosdelaherramientarltooldeMatLab,alacualleintroducimosunafuncindetransferenciaynosmuestraellugardelasracesdedichafuncin.Ademsconesamisma herramienta podemos indicar nuestras restricciones y calcular fcilmente losparmetros del controlador PID. En nuestro caso, utilizando el mtodo de cancelacin,obtenemosparalafuncindetransferenciaglobal:

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DandocomoresultadoelcontrolPI

PIglobal=.

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ConstruccindeunPID.viParalaconstruccindenuestropropiocontroladorPID,elaboramosnuestrapropiafuncinenLabVIEW,loqueequivaleaun.vi.Estoesposiblegraciasalaprimeratomadecontactoenelseminario de Identificacin y control que nos ensea las herramientas necesarias.EstableciendoelcontrolmanualyelautomticoconunbucleconprogramacinenC:

Losparmetrosdefinidosenelcdigoson losrecogidosdirectamenteen lasdiapositivasdelseminario:

Apartirdeah solohayque introducirenelbucle lasentradasde lasvariables con lasqueprogramamos, incluyendo losrangosdenuestroSetpoint(SP)y laVariableManipulada(VM);teniendotambinespecialcuidadoen,trasfinalizarelbucle,pasarlasvariablesdenuevoalaentradapararedisponerdeellas.

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Finalmenteeldiagramadebloquesquedaraas:

Sinpreocuparnosdelaspectodelpanelfrontal(podramosfijarunosparmetrospordefecto,ydehecho, los fijamos),yaquenoseravisibleparaelusuariounavez implementadoenelcontroldelaPeltier.UnavezconfiguradoslosterminarestendremosnuestroPID.vi:

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ControlPeltier.viPartimosdeunaplantillaparaelcontroldelaPeltier,donde,parasimplificar,sustituiremoselbucledeMATLABpornuestroPID.vi,creadoanteriormente.

Quedandoas:

Deesemodoapartirdeah,yapodemosaadirfacilidadesparanuestrocontrolador.DesdelaToolboxdePIDsde LabVIEWencontramosel SetpointProfile,paraajustar la referenciade

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formaautomtica,yloaadimosparasuconfiguracinsegnlanecesidaddelosusuariosenel panel frontal. Adems aadimos un interruptor para su activacin (un booleano), y asutilizarloconvenientemente.Ademsnotamosquehayquepermitirquesereinicieelperfilsiporcualquiermotivoesdesactivadoyreactivadoantesdequevuelvaaempezar.

Paramayorprecisin implementamos la interpolacinde losparmetros,ajustablesegn losmenesteresdelusuarioyhacemosquenuestroPID.vitomelosvaloresdeah:

Encuantoaseguridad,definimosgruposyusuariosparatrashacerelloginpodersepararlainformacinyhacerlaaccesibleenbasealgradoocupadoenlajerarqua:

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Esto en el diagrama de bloques lo implementamos con algunas funciones de seguridad,incluidasenbuclesapartedelbucleprincipal:

Respectoaesto,enelpanelfrontalinclumosunbooleanoquemuestracuandosehahechoellogin correctamente, y donde lo encuadrado en rojo quedar oculto durante sufuncionamiento.

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Hemos implementado tambin en el cdigo, variables compartidas, para hacer posbiblemandarorecibir lareferenciaa/deotroordenador,para loqueaadiremosotro interruptorenelpanelfrontalparadeterminaruso.

Finamente,hablaremosdelautotunningunafuncinfundamentalen loqueadeterminacindeparmetrosserefiere.Hemostenidoquequerealizar la impantacindeunaversinmsantigua, seguidaporunaposterior,para finalmente inclusoeliminarnuestroPID.vi inicialalobservarconplacercomoyaelPIDautotunningonlinecontemplabaestafuncin.Porunlado,elantiguoPIDAutotunningVI,consurespectivobotnparapermitirsuactivacinymodificarlareferencia:

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Pero,debidoasuusolimitado,lohemossustituidoporelPIDAdvancedAutotunnig,quedandoas:

Quequedaraasenelpanelfrontal:

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Enelpanelfrontal,lodisponemostododeunamaneraadecuadayatractiva,conpestaasenunTabContentparamayorcomodidad.Yconesopodramosdarporconcluidoeltrabajo.

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Conclusiones La diferencia entre losmodelos del proceso en las zonas de trabajo escogidas son

apreciables, por tanto es conveniente trabajar con un modelo para cada zona yadaptarposteriormenteelcontrolporplanificacindeganancia.

Sinembargo,noessignificativaladiferenciaentreelprocesodecalentadoyenfriadodentrodeunamismazonadetrabajo,conlocualnoesnecesarioparaestaaplicacinrealizartaldistincin.

Para la implementacindel controlador, teniendoen cuenta las restriccionesdadas,unaestructuraPIessuficienteparaasegurarunbuenfuncionamiento.

PuestoqueLabVIEWesunprogramaconocidoyextendidoen la industria, tenerunsistema de seguridad de usuarios es necesario no solo para prevenir un mal usointernosinotambinparaevitaramenazasexternas.