Introducción:
Este laboratorio virtual modela el comportamiento de una planta piloto de dos tanques comunicantes. Permite al usuario probar diferentes sistemas de control con los cuales mantener el nivel de agua deseado en el depósito de interés. Los resultados de la simulación se podrán guardar en un fichero de datos con el cual realizar un análisis posterior.
Montaje físico:
Consta de dos tanques cilíndricos de 8 cm de diámetro y 50 cm de altura. Se encuentran conectados por una tubería de 15 cm de longitud y un diámetro de 1 cm. La bomba que alimenta al depósito es capaz de suministrar un caudal máximo de 11 litros/minuto. La válvula de salida por la que el agua abandona el sistema posee también un diámetro de 1 cm.
Es posible regular tanto el caudal de entrada proporcionado por la bomba como la apertura de la válvula de salida. En las simulaciones con control automático será el usuario quien elija la apertura de la válvula de salida y el sistema calculará el caudal de entrada necesario para alcanzar y mantener el nivel de agua deseado.
Tipos de control:
La variable controlada es la altura del depósito izquierdo y la variable manipulada, el caudal de entrada al depósito derecho. El control puede realizarse mediante tres diferentes tipologías:
El usuario puede experimentar controlando tanto la potencia de la bomba (caudal de entrada), como la válvula de salida (caudal de salida).
El usuario introduce los parámetros del controlador y este trata de alcanzar el nivel de agua deseado. Se indicarán la referencia, la constante proporcional, el tiempo derivativo, el tiempo integral y la constante del filtro del término derivativo. Se podrá aplicar tanto un controlador PID ideal con filtro en el término derivativo como el controlador PID empleado por el software JavaRegula.
Se trata de un controlador todo/nada en el cual el caudal de entrada alterna entre dos valores definidos según la progresión de la altura del depósito izquierdo dentro de una banda definida por la referencia y el ancho de banda indicados por el usuario.
Funcionalidades del laboratorio virtual
El laboratorio virtual muestra visualmente la evolución del sistema, así como la lectura de los diferentes instrumentos.
Tanto la altura del depósito izquierdo como el caudal de entrada se grafican a la derecha.
Es posible controlar diferentes ajustes de la simulación tales como:
En función del tipo de control realizado, se podrán modificar diferentes ajustes:
• Operación manual:
Se controla tanto la potencia de la bomba como la apertura de la válvula de salida.
• Control PID:
Se controlará tanto la apertura de la válvula de salida como los parámetros del controlador. Es posible escoger el tipo de controlador PID a realizar (ideal con filtro o bien controlador JavaRegula).
• Control ON/OFF:
Se trata de un control Todo/Nada con histéresis. Es posible cambiar tanto la referencia deseada como el ancho de banda.
Una vez realizada la simulación, el programa permite también almacenar los datos. Dichos datos se almacenarán en un archivo de texto plano organizados en columnas separadas por espacios.
