Un algoritmo para el diseño de un controlador en lazo abierto en canales

Abstract

Cuando se realiza cualquier movimiento de compuerta u otro mecanismo de control de un canal en lámina libre, se produce una respuesta del flujo que puede tardar mucho tiempo en notarse en el lugar del canal en que se generó la necesidad de aumentar o reducir el caudal de riego, por ejemplo. Por otro lado, a veces existen variaciones del caudal de riego que están programadas dentro de un horizonte futuro por lo que la acción de control puede programarse también. En este trabajo, se presenta un algoritmo de control en lazo abierto que planifica los movimientos de compuerta ante unas demandas programadas de caudal en los puntos de salida lateral del canal en un horizonte de predicción. La matriz de influencia hidráulica (HIM) o matriz de sensibilidad de las condiciones hidrodinámicas en un canal a cambios de los parámetros definitorios de las trayectorias de compuerta es una herramienta que se muestra muy eficaz en el control de canales en lazo abierto. El trabajo define el concepto, presenta la forma de calcular y compilar la HIM a partir de las ecuaciones completas de Saint-Venant en su forma en curvas características. Posteriormente, se presenta el algoritmo GoRoSo en que se utiliza dicha matriz: un controlador en lazo abierto para el cálculo anticipado de las trayectorias óptimas de compuerta en un horizonte de predicción con el objetivo de mantener constante el calado en los puntos de salida lateral por gravedad.

When it is carried out any movement of a gate or another mechanism of control of a canal in free surface flow, an answer of the flow can take a lot of time in being noticed in the place of the canal takes place in which it was generated the necessity to increase or to reduce the irrigation demand, for example. Usually, the scheduled perturbations of the flow can be programmed for a future horizon. In this manner, the control action can also be programmed. This work, it shows a feedforward control algorithm that plans the gate trajectories when the demand at offtakes are programmed in a prediction horizon. The Hydraulic Influence Matrix (HIM) or matrix of sensibility of the hydrodynamic conditions in the canals to changes in the parameters of the gate trajectories is a tool that is shown very effective in the control of canals in open loop. The work defines the concept, it presents the form of to calculate and to compile the HIM starting from the complete equations of Saint-Venant in their characteristic form. Later on, it shows up an algorithm in that HIM is used: a feedforward controller algorithm so-called GoRoSo. Known the water demands at offtakes, the algorithm calculates the optimal gate trajectories in advance for a prediction horizon with the objective of keeping constant the water depth at gravity offtakes.