Control Tolerante a Fallas Activo en Sensores y Actuadores: Aplicación a una Columna de Destilación

G. Ortiz Torres, R. F. Escobar, Manuel Adam-Medina, C. M. Astorga Zaragoza, G.V. Guerrero Ramírez

Resumen

En este trabajo se presentan los resultados en simulación de un sistema de control tolerante a fallas activo (CTFA) aplicado a una columna de destilación. El sistema de control tiene como objetivo mantener el proceso de destilación binaria (etanol-agua) en operación con y sín la presencia de fallas en sensores o actuadores. El CTFA se desarrolló a partir de un sistema de detección y diagnóstico de fallas empleando un observador de alta ganancia de orden completo para estimar las concentraciones no medidas de la columna de destilación, dicho observador estima todas las concentraciones de la columna de destilación a partir de una sola temperatura medida. Así mismo, se emplearon tres observadores adaptativos para estimar la presión de vapor y los parámetros de los actuadores; de tal forma que es posible determinar el tipo, instante de aparición y magnitud de la falla. El control tolerante a fallas en actuadores se basa en la compensación de la ley de control utilizando la información del sistema de detección y diagnóstico de fallas. El control tolerante a fallas en sensores se basa en la reconfiguración del elemento con falla. La principal contribución que se presenta en el artículo es el sistema CTFA, el cual es capaz de mantener al sistema de control operando aun con la presencia de fallas múltiples y simultáneas en sensores y por lo menos en un actuador. Las pruebas en simulación muestran que la ley de control permite que las concentraciones molares líquidas requeridas en los productos destilados sigan la referencia de manera adecuada aun en presencia de fallas.

Abstract

Palabras clave

Sensores e instrumentos virtuales; procesos químicos; simulación de sistemas

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