MPC Toolbox Matlab Tutorial
5 (100%) 5 votes

Hola Amigos, en esta entrada vamos a ver algunos conceptos básicos para utilizar el MPC Toolbox MATLAB Tutorial, que hace parte de nuestro curso de Control Predictivo Basado en Modelo MPC de nuestra pagina, si todavía no has visto nuestro curso gratuito de MPC disponible en Español y Portugues te invito a que le des un vistazo a nuestra categoría –> MPC Control Predictivo.

Para aprender a usar la herramienta vamos a utilizar como ejemplo algunos problemas clasicos de control. El primer ejemplo será una columna de destilación, que lo encontrarás al comienzo de esta publicación junto con sus videos en YouTube y el segundo ejemplo será un reactor CSTR en la parte de abajo de esta publicación junto con sus videos en YouTube.

Columna de Destilación de Wood & Berry

Esta columna de destilación separa metanol y agua, con dos variables de salida (y1,  y2, fracción molar de metanol en el tope y en el fondo respectivamente), dos variables de entrada (u1, reflujo en el tope y u2, flujo del rehervidor) y un distúrbio representado por el flujo de alimentación para a columna (q).

Wood and Berry Toolbox MPC Matlab

Al final de la página tendras disponible el código en MATLAB que coloca todas las matrices necesarias para la simulación de este modelo.

Videos de como usar MPC Toolbox Matlab/Simulink

A continuación preparé los siguientes videos en español y portugués de como usar esta herramienta.

Español Portugues

 

Lo primero que debemos hacer es crear el diagrama de bloques en Simulink. Para esto usamos los Bloques que se muestran a continuación. El Proceso y la perturbación están definidos como matrices de funciones de transferencia en las variables Ps y Pq respectivamente, para llamar eso en simulink usamos el bloque LTI System. El control MPC Toolbox de Matlab también es adicionado, donde mv son las variables manipuladas, mo son las variables de salida medidas del proceso, ref son las referencias y md son las perturbaciones medibles.

Model Predictive Control Toolbox

Las Referencias en el topo, fondo y perturbacion son definidas como 1, 0.5 y 0.3 respectivamente.

Una vez creamos nuestro diagrama de bloques procedemos a realizar el diseño de nuestro MPC usando el Toolbox de Simulink, para eso damos doble click al bloque MPC Controller y luego damos clic en el botón design.

MPC Simulink Toolbox

Lo primero que debemos hacer es definir la estructura del MPC, para eso colocamos el numero de entradas, salidas y disturbios que tenemos en nuestro proceso. En nuestro caso de Wood & Berry tenemos 2 entradas, 2 salidas y 1 entrada de perturbación.

MPCStructure

El MPC Toolbox de MATLAB tiene es su algoritmo una herramienta que permite linealizar el sistema y obtener el modelo del mismo, yo en lo particular no me gusta mucho la herramienta porque hasta ahora a veces no consigue linealizar adecuadamente el modelo, claro varia de proceso a proceso y puede que tu proceso el toolbox de MPC de MATLAB trabaje bien. Existen 4 formas de obtener ese modelo matemático, y puedes encontrar más información en el botón de ayuda de la parte de abajo del toolbox.

Modelos MPC Toolbox Simulink

De igual forma, para arrancar es necesario escoger uno, en este caso usamos Model Initial Condition y el toolbox MPC de MATLAB estima un modelo para el Wood and Berry. Una vez tenemos el modelo debemos configurar el controlador modificando los horizontes de predicción, colocando las restricciones del proceso, colocar los pesos de ponderación en la función objetivo y fuera de eso es posible utilizar la herramienta para hacer más robusta o más agresiva la acción de control.

Sintontonia MPC

Sin embargo, yo aconsejo inserir manualmente el modelo del proceso y luego realizar la sintonia del mismo, pues se obtiene una mejor respuesta como visto en el video. Para eso le damos a la opción importar modelo y importamos el modelo de Funciones de Transferencia que deben estar cargados previamente en el WorkSpace de Matlab para que el MPC Toolbox los detecte.

importar modelo MPC Toolbox MATLAB

Con eso es necesario decirle al Toolbox que utilice el modelo que le acabamos de inserir.

MPC Toolbox

Podemos hacer pruebas de simulación con los escenarios del controlador y ver como nuestra sintonia responde. Y al final debemos exportar esa sintonia al Simulink y ver si realmente controla nuestro sistema real.

MPC Toolbox Scenarios

Con eso tenemos las nociones básicas para trabajar con el Toolbox MPC de matlab, cuando encontremos el control ideal en su sintonia, procedemos a exportar el controlador para tenerlo guardado para próximas simulaciones.

Reactor CSTR usando MPC de Simulink

A continuación vamos a usar el modelo No lineal de un reactor CSTR para construir nuestro controlador predictivo usando MATLAB. El modelo del reactor está totalmente explicado en esta otra publicación, da click aca.

Videos de como usar MPC Toolbox Matlab/Simulink en el Reactor CSTR

A continuación preparé los siguientes videos en español y portugués de como usar esta herramienta.

Español Portugues

 

Descargar los Códigos en Simulink y Matlab

A continuación te dejo los códigos en MATLAB y SIMULINK para que los descargues y los reproduzcas. Para verlos solo debes compartir el contenido de este post con alguno de los tres botones, asi ayudas a que este sitio web siga cresciendo.

Descargar Diagrama en SIMULINK

 

Summary
MPC Toolbox Matlab Tutorial
Article Name
MPC Toolbox Matlab Tutorial
Description
En esta entrada aprenderas como usar el Toolbox de Matlab/Simulink paso a paso y con videos para hacer un control MPC (Control predictivo basado en modelo)
Author
Publisher Name
Control Automático Educación
Publisher Logo

Esta entrada tiene 2 comentarios

  1. Amigo muchas gracias por compartir tu conocimiento, me gustaria hacer un pequeño donativo de los 2 US, saludos desde México

    1. Gracias Alfredo, que bueno que te ha servido. Lo de la contribución puede hacerse dando clic en el boton en la barra lateral de la pagina. Un fuerte abrazo.

Deja un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.

MPC Toolbox Matlab Tutorial
Cerrar menú