Plataforma para el diseño de sistemas de control avanzado en tiempo real y aplicación industrial

Resumen

La tesis contiene dos resultados de investigación relevantes. El primero consiste en el diseño software de una plataforma capaz de aplicar en tiempo real estrategias de control optimizado, en las que controladores avanzados pueden integrarse con facilidad. Esta plataforma utiliza un sistema operativo en tiempo real basado en Linux y permite la integración sencilla de dispositivos FPGA en los sistemas de control generados con ella, lo que posibilita la ejecución de dichos sistemas con períodos de control por debajo del milisegundo, lo que será de utilidad en procesos de dinámicas rápidas, como aceleradores de partículas, atenuadores de vibraciones o sistemas de potencia, entre otros. Esta parte de la tesis no está particularmente relacionada con ninguna metodología de control avanzado, pero va a permitir disponer de una infraestructura para aplicar sistemática y fácilmente esquemas de control avanzado a una amplia variedad de procesos de difícil control. La plataforma en cuestión permite pues al investigador en control avanzado centrar sus esfuerzos en el diseño y la aplicación de estrategias de control avanzado, resolviendo de forma automática todas aquellas tareas que no están directamente relacionadas con el diseño de la estrategia de control en sí misma, como la gestión de la entrada-salida o el almacenamiento, la visualización, la supervisión y el análisis de los datos de operación del proceso. La plataforma está diseñada para operar con un nivel de robustez admisible en la industria, así como en régimen determinista y, como ya se ha indicado, respetando requisitos relacionados con tiempos máximos de ejecución.El segundo resultado de investigación de esta tesis consiste en una aplicación práctica de la plataforma desarrollada al control avanzado de las temperaturas de vapor de alta presión de un ciclo combinado. El control del proceso de atemperación representa un problema típico en la operación de este tipo de plantas, así como en plantas térmicas convencionales de carbón. La plataforma ha sido utilizada para crear y aplicar una estrategia avanzada, basada en control adaptativo predictivo experto, capaz de superar el problema de control de las mencionadas temperaturas de vapor. Esta estrategia ha sido verificada en su aplicación industrial en la planta de ciclo combinado de la central térmica de Barranco de Tirajana en la isla de Gran Canaria. Los resultados obtenidos han servido asimismo para validar la plataforma desarrollada y comprobar que los objetivos propuestos para el diseño de la misma se han alcanzado.