Implementación de un MPC en un intercambiado de calor usando LabVIEW
Resumen
En el presente artículo se muestran los resultados obtenidos en la implementación de un controlador predictivo basado en modelo (MPC) aplicado a un intercambiador de calor utilizando LabVIEW de National Instruments. Un modelo nominal de un intercambiador de calor se tomó de la literatura. Se aplicó al modelo nominal la expansión en series de Taylor en un punto de operación definido naturalmente por el sistema para obtener una ecuación lineal del sistema de interés. El algoritmo de control discreto se implementa en software y se ejecuta en tiempo real con apoyo de una tarjeta de adquisición de datos NIDAQ6008 de National Instruments. La estimación de los parámetros físicos son experimentales y algunos de proveedor. El algoritmo implementado asegura la regulación de la temperatura de los fluidos que interactúan en el sistema.
Descargas
Citas
Afram, A. and Janabi-Sharifi, F. (2014). Theory and applications of hvac control systems–a review of model predictive control (mpc). Building and Environment, 72:343–355.
Astorga-Zaragoza, C.-M., Alvarado-Martínez, V.-M., Zavala-Río, A., Méndez-Ocaña, R.-M., and Guerrero-Ramírez, G.-V. (2008). Observer-based monitoring of heat exchangers. ISA transactions, 47(1):15–24.
Bequette, B. W. (2003). Process control: modeling, design, and si- mulation. Prentice Hall Professional.
Diehl, M., Uslu, I., Findeisen, R., Schwarzkopf, S., Allgöwer, F., Bock, H. G., Bürner, T., Gilles, E. D., Kienle, A., Schlöder, J. P., et al. (2001). Real-time optimization for large scale processes: Nonlinear model predictive control of a high purity distillation column. In Online optimization of large scale systems, pages 363– 383. Springer.
González, A. H., Odloak, D., Marchetti, J. L., and Sotomayor, O. (2006). Infinite horizon mpc of a heat-exchanger network. Che- mical Engineering Research and Design, 84(11):1041–1050.
Mercangöz, M. and Doyle III, F. J. (2007). Distributed model pre- dictive control of an experimental four-tank system. Journal of process control, 17(3):297–308.
Salem, F. and Mosaad, M. I. (2015). A comparison between mpc and optimal pid controllers: Case studies.
Sawant, P., Ho, E., and Pfafferott, J. (2020). Application and analy- sis of a model based controller for cooling towers in compression chiller plants. Heliyon, 6(2):e03249.
Sivakumar, R. and Mathew, S. (2013). Design and development of model predictive controller for binary distillation column. Inter- national Journal of Science and Research (IJSR), 2:445–451.
Thulukkanam, K. (2013). Heat exchanger design handbook. CRC press.
Wang, L. (2009). Model predictive control system design and imple- mentation using MATLAB®. Springer Science & Business Media. Weyer, E.,
Szederkényi, G., and Hangos, K. (2000). Grey box fault detection of heat exchangers. Control engineering practice,
(2):121–131.
Yilmazlar, E. and Kaplanoğlu, E. (2012). Design of the model predictive control education and application interface. Journal of Software Engineering and Applications, 5(9):677–681.
Zhang, B., Lin, F., Zhang, C., Liao, R., and Wang, Y.-X. (2020). De- sign and implementation of model predictive control for an open- cathode fuel cell thermal management system. Renewable Energy,154:1014–1024.