Centro tecnológico Cartif

Evaluación automática de las prestaciones del sistema de control de una planta piloto de producción mediante gestión de de datos históricos

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• REFERENCIA: DPI2008-05795
• ACRONIMO: EVALPRES
• TITULO: Evaluación automática de las prestaciones del sistema de control de una planta piloto de producción mediante gestión de de datos históricos
• INVESTIGADOR PRINCIPAL: Enrique Baeyens Lázaro
• ORGANISMO: Asoc. CARTIF-UVA
• CENTRO: Asoc. CARTIF-UVA
• DIRECCION: Parque Tecnológico de Boecillo, parc. 205 (47151 Valladolid)
• TELEFONO: 983 546504
• CORREO E.: Esta dirección electrónica esta protegida contra spambots. Es necesario activar Javascript para visualizarla
• PAGINA WEB DEL PROYECTO:
• PALABRAS CLAVE: Evaluación de prestaciones, monitorización de procesos, control de procesos, identificación de sistemas no lineales, invalidación de modelos, análisis estadístico multivariante, visualización de datos, series temporales no lineales, sintonización de controladores, reconfiguración de controladores, planta piloto
• ORGANISMO: Ministerio de Educación y Ciencia
• FECHA INICIO: 01/01/09
• DURACION: 3 años

Antecedentes

Las técnicas de monitorización y evaluación de las prestaciones de sistemas de control han recibido un importante desarrollo durante la última década, sin embargo la mayor parte de ellas son todas variaciones del método de mínima varianza propuesto originalmente por Harris y son aplicables a sistemas lineales, por ello es necesario desarrollar tareas de investigación en nuevas técnicas que permitan tratar de forma más eficiente sistemas de control MIMO con alinealidades e incertidumbres en el modelo.

Las principales razones que sustentan esta investigación son las siguientes:

El caso más simple de sistema no lineal es el que puede representarse mediante modelos orientados a bloques con un bloque lineal y una alinealidad. No se han desarrollado todavía índices de evaluación de prestaciones para este tipo de sistemas.

En los campos del control robusto y la identificación de sistemas se han desarrollado con éxito las técnicas de (in)validación de modelos. Estas técnicas podrían ser transferidas al campo de evaluación de prestaciones para analizar si un bucle de control está operando dentro del rango de validez de los parámetros para el que fue diseñado.

Las plantas productivas automatizadas son muy complejas con bucles de control acoplados entre sí, de forma que cuando aparecen perturbaciones, éstas acaban transmitiéndose a toda la planta. Es necesario aplicar y desarrollar técnicas de diagnóstico que permitan identificar el bucle de control responsable de la pérdida de prestaciones.

Es necesario desarrollar técnicas de evaluación de prestaciones para sistemas de control supervisor representados mediante modelos de eventos discretos.

Se han desarrollado paquetes comerciales que han sido aplicados con éxito en refinerías, industria petroquímica, industria de procesado de papel. Sin embargo, los paquetes son caros y deberían ser abaratados para aplicar a la pequeña y mediana empresa de sectores como el agroalimentario.

Objetivos

La finalidad de este proyecto es el desarrollo de nuevas técnicas automáticas de fácil implantación para la evaluación de las prestaciones de los sistemas de control de una planta productiva compleja. Se pretende desarrollar un sistema que permita la generación de alarmas cuando no se cumplan los mínimos exigibles, determine qué controladores son los responsables de la pérdida de prestaciones, identifique las causas y establezca indicaciones sobre cómo resintonizar sus parámetros o reconfigurar su estructura cuando sea necesario. La mayor parte de las técnicas de evaluación de prestaciones de bucles de control utilizan el índice de Harris y son válidas para sistemas lineales con una entrada y una salida. Los principales objetivos científico-técnicos de este proyecto de investigación son: desarrollar nuevos índices de prestaciones para sistemas no lineales representados mediante modelos orientados a bloques, con un bloque dinámico lineal y una alinealidad estática; aplicar técnicas de invalidación de modelos d
Desarrolladas en el campo del control robusto para determinar que el bucle de control está operando dentro del ámbito de validez para el que fue diseñado; aplicar técnicas de análisis estadístico multivariante para identificar los bucles causantes de pérdidas de prestaciones; integrar técnicas de visualización de datos para desarrollar interfaces de usuario que permitan proporcionar información útil al operador de una planta y desarrollar un prototipo de sistema completo de evaluación de prestaciones para una planta multipropósito a escala piloto disponible en las instalaciones de CARTIF que integre todos los nuevos resultados obtenidos.

De manera más concreta, los objetivos perseguidos son los siguientes:

1. Desarrollar nuevas técnicas automáticas de fácil implantación para la monitorización de las prestaciones de los sistemas de control de una planta productiva.
2. Utilizar técnicas de (in)validación de modelos e (in)falsificación de controladores para desarrollar nuevas técnicas de monitorización de las prestaciones de sistemas de control industriales.
3. Utilizar las técnicas de identificación de sistemas no lineales orientados a bloques desarrolladas por el investigador principal para monitorizar las prestaciones de sistemas no lineales en bucle cerrado.
4. Desarrollar técnicas de evaluación de prestaciones para sistemas lógicos modelados como sistemas de eventos discretos y para sistemas híbridos.
5. Integrar técnicas de visualización de datos basadas en mapas de árboles, geometria n-dimensional y transformaciones geométricas de coordenadas, que permitan representar múltiples variables acopladas y analizar la interacción entre ellas con el fin de identificar las causas de la pérdida de prestaciones en sistemas multivariables de control.
6. Utilizar técnicas de análisis estadístico multivariante como el análisis de componentes principales (PCA) y mínimos cuadrados parciales (PLS) para la determinación de los bucles de control causantes del deterioro de prestaciones en controladores multivariables.
7. Utilizar técnicas de series temporales no lineales para el análisis y detección de perturbaciones causantes de pérdida de prestaciones en los bucles de control.
8. Validar las técnicas desarrolladas mediante su aplicación a una planta piloto multipropósito para la investigación en obtención de nuevos productos de alto valor añadido y en optimización de los procesos de fabricación, disponible en las instalaciones del Centro Tecnológico Cartif.
9. Difundir los nuevos conocimientos desarrollados en foros científicos y en revistas de investigación especializadas.
10. Transferir la tecnología desarrollada a las industrias de la región de Castilla y León, específicamente a las de los sectores agroalimentario y farmacéutico, mediante la realización de futuros proyectos de transferencia de tecnología.