Control scheme selection and optimal tuningin industrial process control using factorialexperiment design

• David Roberto Acosta Villamil ^[1] ; José Fernando Noguera Polania ^[2] ; Arnaldo Verdeza Villalobos ^[3] ; Blanca Luz Foliaco Romero ^[1] ; Adriana Fernanda Rincón Montenegro ^[1] ; Marco Enrique Sanjuan Mejía ^[1]
  1. [1] Universidad del Norte

     Universidad del Norte

     Colombia

     
  2. [2] Universidad Cooperativa de Colombia

     Universidad Cooperativa de Colombia

     Colombia

     
  3. [3] Universidad Simón Bolívar

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• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 103, 2022, págs. 34-43
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Selección de estrategia y sintonización óptima de control industrial usando un diseño deexperimento factorial
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• Resumen
  • español

    En este estudio se presenta un nuevo enfoque experimental para la selecciónóptima de una estrategia de control basada en el actuador. El enfoque propuestoes un método de dos etapas: primero se aplica un diseño de experimento factorialde dos niveles con n factores (2n) para comparar diferentes esquemas de control.La comparación de esquemas se lleva a cabo en términos de consumo de energía yrendimiento de circuito cerrado. Para el mejor esquema relativo, se completa un DiseñoCentral Compuesto Centrado en las Caras (CCF, por sus siglas en inglés) obteniendoparámetros de controlador que optimizan el rendimiento, en términos del Error absolutointegral (IAE, por sus siglas en inglés), mientras operan en una región de bajo consumode energía. El enfoque propuesto se probó experimentalmente utilizando datos realesobtenidos de una planta prototipo de laboratorio. Algunas pruebas experimentales queilustran la idoneidad de nuestro método se muestran al final de este artículo.

  • English

    In this study, a novel experimental approach for the optimal selection of anactuator-based control strategy is presented. The proposed approach is a two-stagemethod: first, a two-level factorial experiment design with n factors (2n) was appliedto compare different control schemes. Schemes comparison was carried out in termsof energy consumption and closed-loop performance. For the best relative scheme, aCentral Composite Face-centered (CCF) design was completed obtaining the controllerparameters that optimize the performance in terms of the Integral Absolute Error (IAE)while operating in a region of low energy consumption. The proposed approach wasexperimentally tested using real data obtained from a laboratory prototype plant. Someexperimental tests illustrating the suitability of our method are shown at the end of thisarticle.