Diseño de una estrategia de diagnóstico de causa raíz de comportamiento oscilatorio en controladores PID en cascada de dos niveles, con la capacidad de propiciar una acción de mitigación que mejore el índice de desempeño del lazo

El controlador PID se usa en más del 90% de los sistemas de control industrial [1], sin embargo, a pesar de su prevalencia en la industria, los estudios muestran que su desempeño y a su vez el del lazo de control se ven disminuidos ante la presencia de diferentes factores, tales como parámetros de sintonía inadecuados, oscilaciones, control manual, saturación, etc. Los fenómenos de oscilaciones sinusoidales, oscilaciones no lineales y control manual (como una posible consecuencia de oscilaciones) representan el 60% de las evidencias de falla en el sistema de control con mayor frecuencia, y existen tres razones principales que las ocasionan: sintonía agresiva del controlador, perturbaciones oscilatorias externas o problemas en la válvula de control [2][3]. La presente investigación aborda en particular el deterioro del desempeño de los controladores PID a causa de oscilaciones en el lazo de control y tiene como objetivo principal diseñar una estrategia de adaptación que permita identificar la causa raíz del comportamiento oscilatorio en el lazo de control y propiciando una acción de mitigación que mejore el desempeño. Se plantea una estrategia de control en cascada, la cual, en algunas aplicaciones, mejora el desempeño del lazo de control por retroalimentación, dado que utiliza un lazo de control interno o esclavo (más rápido) que proporciona una variable de advertencia temprana para contrarrestar la perturbación, ayudando a mantener un comportamiento más estable en el lazo externo o maestro (más lento). La metodología está soportada en cuatro fases según los objetivos específicos. En la primera fase se plantea el modelo base y la región de operación, sobre el cual se inducen oscilaciones según las causas principales. En la fase dos, se diseñó una técnica que permite diagnosticar la causa raíz del comportamiento oscilatorio en el lazo de control, para esto se caracterizaron las respuestas, inicialmente mediante observación y luego a partir de un diseño de experimento. Una vez identificada la causa, en la fase 3, se plantea una estrategia de compensación adaptativa para las diferentes causas de las oscilaciones. Finalmente se validarán los resultados obtenidos en al menos un caso estudio.MaestríaMagister en Ingeniería Mecánic