CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Para evaluar la tecnología propuesta, se simula un proceso de separación con el esquema de control multivariable y los controladores retroalimentados PID, lo que en conjunto es el control avanzado. Para comparar el desempeño de la estrategia de control propuesta con la de control avanzado se realiza paralelamente la simulación con dos procesos de separación idénticos, uno con el esquema de control propuesto y el segundo con la estrategia de control avanzado.

Dado que este trabajo plantea la aplicación de un esquema de control basado en una tecnología para la que aún no se cuenta con dispositivos ni una planta de prueba en la que se pudieran realizar experimentos, algunos requerimientos de esta tecnología se harán con adaptaciones de software para facilitar la adopción de esta tecnología.

$ * < ' +

Existen diversos lenguajes de programación orientados hacia agentes, muchos de ellos desarrollados comercialmente o como parte de investigaciones académicas, sin embargo cada lenguaje tiene su propia filosofía de operación, sus virtudes y limitaciones, además de que la gran mayoría se desarrollan sobre la plataforma de Java, lo cual es y permanecerá siendo la tendencia por muchos años. No obstante, para el propósito demostrativo de este trabajo se asumirá como plataforma para el desarrollo el Sistema Operativo Windows (SOW), dada su ubicuidad y que el objetivo del proyecto es desarrollar y probar las prestaciones de la tecnología de agentes para aplicarla en control de procesos. Por lo que se emplearán los recursos ya existentes que ofrece el sistema operativo y el lenguaje de programación C++. La simulación que en este trabajo es experimental, eventualmente puede migrar a una implementación práctica en un proceso real en el que, con seguridad, podrá emplearse el lenguaje de programación adecuado al sistema de control en uso.

58

$ ("# ! -& &)( ! ' ! 6 & # '

Para realizar los experimentos que permitirán probar el esquema de control se escogió una torre de destilación binaria como banco de prueba, el cual aunque no es el único proceso con la problemática descrita en la sección 1.2, es representativo en la industria de la refinación [19], [20], [21], [146], [147]. El proceso de destilación es extensamente empleado en la industria de refinación, petroquímica y química [200]. Aunque el proceso multicomponente es más complejo que el binario, para los propósitos de este estudio la torre de destilación binaria ofrece un medio económico desde el punto de vista computacional por su sencillez y puede emplearse sin que el estudio pierda generalidad.

Aparentemente simple, pero intrínsecamente compleja, la torre de destilación binaria es empleada como banco de prueba en importantes universidades del mundo, en proyectos de investigación no solo de las escuelas de ingeniería química [137] a [145]; también en el área de sistemas de control. Los ejemplos más relevantes de las universidades que cuentan con algún tipo de planta piloto para este fin están en las referencias [137] a [145].

El proceso de destilación consiste en separar los componentes que vienen mezclados en una corriente de carga (alimentación), basado en las diferentes temperaturas a las que cada componente hierve a presión constante. El término binario se refiere a que separa dos componentes mezclados en la corriente de carga, uno ligero y uno pesado. En una torre multicomponente la corriente de carga contiene más de dos componentes mezclados que son retirados a diferentes alturas de la torre. En ese caso la cantidad de corrientes de salida y de instrumentos de control aumenta lo que consecuentemente hace al modelo más demandante en términos de computación.

En diversos proyectos de investigación académica, frecuentemente el diseño del controlador (clásico, neuronal o difuso) es probado en entornos de simulación, eventualmente cuando las propiedades de estabilidad y robustez del controlador han sido probadas, su diseño puede escalarse a problemas reales. No obstante el ambiente simulado no debe ser un modelo muy simplificado de la realidad. La simplificación es impedir que la experimentación se convierta en otro problema. En el caso de los agentes hay razones lógicas para emplear ambientes simulados, principalmente por la naturaleza del campo de la inteligencia artificial, el cual mismo no se puede dar una respuesta determinista. Por otro lado, pocas instituciones de investigación pueden permitirse costear la instalación de sistemas aun de escala piloto para probar sus desarrollos de investigación. La excepción es la refinería Tennessee Eastman [13], [161], en la que el banco de prueba para tecnologías de control es la instalación real. Con estos argumentos

59

se pretende justificar que tanto las pruebas de entrenamiento como las de desempeño se hagan en el mismo simulador.

Es importante considerar que la operación de los agentes inteligentes en un ambiente simulado debe ocurrir paralelamente con los cambios en el ambiente. Aunque en realidad la simulación ocurre en un sistema de cómputo de ejecución en serie, por lo que el paralelismo debe simularse utilizando un esquema de tiempo compartido. Esto es porque en un sistema de ejecución en serie surgen dos complicaciones, es imposible que los agentes y el entorno se ejecuten paralelamente. También, mientras los agentes deben operar en tiempo real, el entorno puede consistir de muchos cientos o hasta miles de objetos con sus respectivos ciclos de ejecución por lo que puede ser complicado mantener el estado de esos objetos en tiempo real. De modo que es necesario implementar algunas restricciones para obligar al simulador a operar en tiempo real.

En una implementación real la problemática de los recursos de cómputo debe cambiar debido a que cada agente cuenta con su propio sistema de cómputo y el acceso a las variables de proceso, casi sin limitaciones de tiempo. Además de que en el entorno real, el proceso por controlar ya no es otro proceso computacional con el que se tengan que compartir recursos como el procesador y el tiempo de ejecución. Sólo será necesario considerar que pueden existir ciertas limitaciones en cuanto al uso de la red de comunicaciones. Esto, podría en algún momento convertirse en el cuello de botella del sistema y de ahí la posibilidad de restringir el empleo de agentes móviles, al menos en la red de instrumentos de campo.