Diseño y simulación de controladores para un sistema de nivel de líquidos mediante el uso de variables de estado

Abstract

El presente trabajo consistió en el diseño y simulación de controladores en espacios de estado para un sistema de nivel de líquidos. Se desarrolló un modelo matemático para el sistema con el uso de las ecuaciones termodinámicas y las leyes que rigen el comportamiento de los fluidos, con esto se obtuvo un sistema de ecuaciones no lineales. Este modelo fue linealizado con el método de linealización aproximada basado en series de Taylor donde se obtuvo la representación lineal del sistema para un punto de operación dado. Estableciendo ciertas condiciones de diseño se construyeron tres controladores de espacios de estado: el controlador por ubicación de polos, observador de orden completo y el observador de orden mínimo. Se determinó que el controlador por ubicación de polos controla satisfactoriamente el comportamiento del sistema lineal estabilizando la señal en tiempos menores a 10 segundos y con valores pico en la señal de salida de no más de 2 unidades, mientras que los dos observadores no mostraron resultados positivos. Se evidenció que al implantar los controladores diseñados en el sistema no lineal no es posible la retroalimentación de estado para el caso de los observadores y para el controlador por ubicación de polos la señal no se estabiliza sino que incrementa constantemente.