Control Optimizante para regulación R. Mayorca / G. Sotelo; División PROCESS AUTOMATION ABB S.A., Octubre 2012

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Control Optimizante para regulación del consumo de floculante en espesadores de relaves

Introducción

� En el presente trabajo se desarrolla una estrategia de control optimal para la regulación de ladensidad de descarga y turbidez del agua clarificada en una espesador de relave a través de ladosificación eficiente de floculante. La estructura de control presentada toma en cuenta loscriterios de desempeño que es una medida de la calidad del comportamiento o evolución de lascriterios de desempeño que es una medida de la calidad del comportamiento o evolución de lasvariables. Uno de los criterios de desempeño utilizado es el de tiempo mínimo, es decir, sebusca la acción de control que produzca la trayectoria tal que el tiempo en alcanzar lareferencia de densidad y turbidez sea el mínimo posible conllevando a un menor consumo defloculante. Asimismo se atribuye una penalidad a las transiciones de estado que se alejandemasiado de los valores de referencia o setpoint, con lo cual se trata de satisfacer un erroraceptable en alcanzar las referencias.

� Para el desarrollo de la estrategia de control se han obtenido modelos del sistema basado en larespuesta transitoria a los cambios de flujo de floculante. Los modelos han sido tratados paradeterminar las ganancias del controlador óptimo y se realizan simulaciones para verificar sufuncionalidad e implementación.funcionalidad e implementación.

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Estrategia de control convencional

1. Dosificación de floculante se controla por medio de un dispositivo de detección de nivel de cama o turbidímetro en agua clarificada.

2. Control de torque mediante presión hidraúlica o corriente eléctrica.

3. Control de densidad de descarga mediante regulación de flujo en la descarga.

4. Supervisión de turbidez de agua clarificada con turbidímetro.

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Control de Proceso en Espesadores

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CONTROL OPTIMAL

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Representación Matemática del Sistema – modelo dinámico

Densidad de UF en función de dosificación de floculante

Turbidez en función de dosificación de floculante

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LQR – Función de Costo

� La estrategia LQR (Linear Quadratic Regulator):

� LQI calcula la matriz ganancia óptima dado un modelo espacio estado y dado las matrices de peso Q, R y N. Al emplear LQI se realiza un control óptimo basado en realimentación de estados a fin de llevar el sistema a una realimentación de estados a fin de llevar el sistema a una referencia establecida

� La señal de control “u” minimiza la función de coste:

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Procedimiento

� La estrategia de control a utilizar comienza con el cálculo de ganancias óptimas con la finalidad de obtener la trayectoria óptima de la señal de control a fin de minimizar la dosificación de floculante.control a fin de minimizar la dosificación de floculante.

�

� R: matriz que penaliza la señal de control.

� X1: Densidad de relave (g/l)

� X2: Turbidez de agua clarificada (%)

� K: Ganancia de realimentación de estado óptima

� Ki: Integrador.

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Curva de simulación de la respuesta de X1:Densidad (gráfica superior) y X2: Turbidez(Gráfica inferior), considerando R[X1,X2]:[5000;90000].

Curva de simulación de la respuesta de X1:Densidad (gráfica superior) y X2: Turbidez(Gráfica inferior), considerando R[X1,X2] :2000;90000].

Resultados

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