Diseño y comparación de un PID de orden fraccional para un proceso de neutralización de PH. Design and comparison of a fractional order PID for a PH neutralization process.
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Resumen
Este artículo presenta el diseño, simulación y análisis comparativo de dos controladores PID, uno clásico y otro de orden fraccional (FOPID), para controlar un proceso de neutralización de pH con características dinámicas altamente no lineales y retardos de tiempo muy prolongados. La no linealidad del proceso de neutralización de pH representa un gran desafío para los controladores tradicionales y, en ocasiones, resulta en un rendimiento insatisfactorio en diferentes condiciones de operación. Este estudio demuestra que los controladores FOPID pueden manejar dinámicas de proceso complejas y aumentar la robustez del sistema gracias a la facilidad de uso de los grados de libertad adicionales que proporcionan. Para comparar y evaluar el rendimiento de estos métodos de control, se utilizan índices de desempeños, con métricas de error como el ISE (Integral Square Error), IAE (Integral Absolute Error) por sus siglas en inglés, junto con la medición del desempeño ante la introducción de perturbaciones. El estudio se realizó en Simulink-MATLAB en un entorno simulado utilizando FOMCON y algoritmos de optimización personalizados para simular la dinámica del proceso y probar el rendimiento del controlador en diferentes condiciones dinámicas: pequeños cambios de referencia, paso de puntos de operación del sistema y adición de perturbaciones.
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