Thesis:

Control experto-difuso de atributos en espumas de flotación medidas por procesamiento de imágenes en un circuito rougher piloto

La flotación es un proceso de alta complejidad caracterizado por relaciones no-lineales entre sus variables independientes y dependientes. La falta de modelos dinámicos fenomenológicos adecuados ha limitado su uso en el control eficiente de estos procesos. Por otro lado, el uso adecuado del control predictivo depende muy fuertemente de la calidad de la representación del proceso por un modelo dinámico simple. Los sistemas expertos, basados en lógica binaria, han sido la herramienta más empleada en el control de flotación en las últimas décadas. Sin embargo, su eficiencia se ve limitada por la falta de precisión en la descripción del estado de las variables. El uso de lógica difusa ha permitido abordar el problema de control con mayor precisión, mejorando significativamente el desempeño de los sistemas expertos. En este trabajo se llevó a cabo la implementación de un control experto basado en lógica difusa en un circuito rougher de flotación piloto. La planta opera de forma híbrida, adquiriendo variables operacionales en tiempo real a través de los sensores desplegados en el circuito y del procesamiento de imágenes de espuma de flotación en Matlab. El sistema está conformado por tres celdas rougher de 36 [L], en el cual se recircula una alimentación de 4,5 [L/min] de una solución acuosa de 25 [ppm] de 2-etilhexanol y sin presencia de sólidos. El objetivo es evaluar el sistema de control difuso de los atributos de espuma de flotación, empleando como recursos las referencias de los controladores PID disponibles para la velocidad superficial de gas y los niveles de pulpa en cada celda. Inicialmente, se realizó la calibración de la instrumentación (sensores, válvulas, bomba peristáltica y cámaras) del circuito; el desarrollo de la interfaz de monitoreo y control, y su conexión con el PLC y el hardware disponible en la sala de control; así como también el acondicionamiento de los códigos de procesamiento de imágenes disponibles para su aplicación en el circuito. Posteriormente, se llevó a cabo la fase de experimentación, la cual consistió en dos etapas(...).

Flotation is a highly complex process characterized by non-linear relationships between its independent and dependent variables. The lack of adequate phenomenological dynamic models has limited their use in the efficient control of these processes. On the other hand, the appropriate use of predictive control depends strongly on the quality of the process representation by a simple dynamic model. Expert systems, based on binary logic, have been the most used tool in flotation control in recent decades. However, their efficiency is limited by the lack of precision in describing the state of the variables. The use of fuzzy logic has made it possible to address the control problem with better precision, significantly improving the performance of expert systems. In this work, the implementation of an expert control system based on fuzzy logic was carried out in a pilot flotation rougher circuit. The plant operates in a hybrid manner, acquiring real-time operational variables through sensors deployed in the circuit and foam image processing in Matlab. The system consists of three rougher cells with a capacity of 36 [L], recirculating a feed of 4.5 [L/min] of an aqueous solution containing 25 [ppm] of 2-ethylhexanol and no solids. The objective is to evaluate the fuzzy control system for flotation foam attributes, utilizing as resources the reference points of the PID controllers available for air rates and pulp levels in each cell. Initially, the calibration of the instrumentation (sensors, valves, peristaltic pump, and cameras) of the circuit was carried out. This included the development of the monitoring and control interface, its connection with the PLC and the hardware available in the control room, as well as the conditioning of the image processing codes available for application in the circuit. Subsequently, the experimentation phase was carried out, consisting of two stages(...).