Análisis comparativo de la aplicación de controladores en un proceso embebido de temperatura.

Temperature is one of the variables always present in the industry and when trying to carry out a control practice, there are two difficulties: finding a mathematical model of the plant that presents certain accuracy and testing the controller or controllers designed with the physically available plant in order to stabilize the output variable. Currently, the hardware of industrial PLCs also allows software with instructions to implement a type of advanced control, however, their cost is high. The new technologies have made it possible to have free, low-cost hardware on the market, but the implementation of the algorithm for digital control in them is still under development and there are some failures in the display of results in several cases. This titling project implements an embedded temperature process based on the characteristics of the TIP31C transistor and the LM35 sensor, the controller used is based on the Arduino card where the algorithms for PID and Fuzzy digital control are developed. The Simulink tool is used as advanced software for the identification of the mathematical model of the plant, the collection and storage of data, and through the libraries a screen with programming blocks is created for the graphic display of process variables and the calculation of indices. error-based performance.La temperatura es una de las variables siempre presentes en la industria y cuando se pretende llevar a cabo una práctica de control, se halla con dos dificultades, encontrar un modelo matemático de la planta que presente cierta exactitud y probar él o los controladores diseñados con la planta físicamente disponible a fin de estabilizar la variable de salida. Actualmente también el hardware de los PLC industriales permite software con instrucciones para implementar un tipo de control avanzado, sin embargo, el costo de ellos es elevado. Las nuevas tecnologías han permitido disponer en el mercado hardware libre de bajo costo, pero la implementación del algoritmo para control digital en ellos aún está en desarrollo y se tienen algunos fallos en el despliegue de resultados en varios casos. El presente proyecto de titulación implementa un proceso embebido de temperatura basado en las características del transistor TIP31C y el sensor LM35, el controlador empleado es en base a la tarjeta Arduino en donde se desarrollan los algoritmos para el control digital PID y Fuzzy. Se emplea la herramienta Simulink como software avanzado para la identificación del modelo matemático de la planta, la recolección y almacenamiento de datos, y mediante las librerías se elabora una pantalla con bloques de programación para el despliegue gráfico de variables del proceso y el cálculo de índices del desempeño basados en el error

Modelamiento y control de velocidad de motor DC mediante algoritmo PID basado en reglas de Ziegler - Nichols

En la presente tesis de investigación se realiza el Modelamiento Matemático y el control de velocidad angular de un Motor DC mediante algoritmo P-I-D (proporcional-integral-derivativo) basado en las reglas de sintonización de Ziegler – Nichols. En el Modelamiento Matemático de un motor DC de armadura en tiempo continuo, se aplica la transformada de Laplace. La velocidad angular (RPM) de un disco acoplado en el eje del motor DC se mide con un sensor óptico, la cual se compara con la velocidad deseada (set-point), esta diferencia de error, es necesaria para que el controlador P-I-D ajuste la velocidad en la salida. Todo el sistema de control es de lazo cerrado. Previamente el controlador P-I-D, se implementó en un microcontrolador ATMega 328, se sintonizó con sus respectivos parámetros Kp, Ti y Td mediante el método de la última ganancia de Ziegler- Nichols. Simultáneamente, se realizó la simulación de los parámetros mediante la sintonización utilizando Matlab. Para lograr esto, se implementó un prototipo del sistema electrónico en una tarjeta de circuito impreso que contiene el sensor de pulsos, el motor DC, el ajuste del set-point y todo el circuito eléctrico necesario para comunicarse con el controlador P-I-D. El trabajo se desarrolla usando un modelo matemático analítico de primer orden valido para un motor DC de armadura y el análisis de sistemas de tiempo continuo.Tesi

Implementación de controladores PID y por espacios de estados, integrados a un sistema dinámico real

Implementar controladores PID y por espacios de estados, codificados en un software especializado, integrados a un sistema dinámico mediante la utilización de un PLC para la adquisición de datos y variables de estado en tiempo real.El presente trabajo de grado se basa en aplicaciones para el uso de diferentes tipos de control, mediante los cuales se pueden realizar prácticas de laboratorio orientadas a sistemas dinámicos de nivel, presión y caudal en la carrera de Electricidad. Esta tesis se la realizó con el fin de Implementar controladores PID y por espacios de estados, codificados en un software especializado integrados a sistemas dinámicos mediante la utilización de un PLC para la adquisición de datos y variables de estado en tiempo real, con los cuales se dio a conocer la configuración de comunicaciones OPC, la identificación de sistemas, el control y monitoreo de variables que conforman cada uno de los sistemas de nivel, presión y caudal, que, a partir de un estudio de métodos y técnicas de control se llegó a su diseño e implementación, los cuales contribuyen al aprendizaje y la formación de conocimientos sobre los sistemas de control PID y realimentación de estados. A este trabajo de investigación se lo complementa con un análisis comparativo entre los controladores PID y por realimentación de estados. Las pruebas de funcionamiento y experimentos realizados determinan el tiempo de estabilización, el máximo pico de sobre impulso y el error de estado estable en cada sistema, los cuales muestran un desempeño del 90% para el controlador PID en sistemas no lineales y un 98%% para sistemas lineales, a diferencia de los controladores por realimentación de estados, estos tienen un desempeño al 50% en sistemas no lineales y un desempeño al 100% en sistemas lineales. Además, se realizó un manual técnico para prácticas de control PID y por realimentación de estados aplicados a las variables de nivel, presión y caudal.Ingenierí

Diseño de un controlador basado en desigualdades lineales matriciales para amortiguar las oscilaciones de un generador sincrónico conectado a un barraje infinito

Cuando se habla de amortiguar las oscilaciones de un generador sincrónico se habla de mantener la estabilidad del sistema al cual pertenece, mediante el control de las fluctuaciones que se presentan en la máquina tras una variación en las condiciones de operación. Dichas variaciones pueden ocasionar la pérdida de sincronismo y llevar el sistema a inestabilidades transitorias. El problema del control de oscilaciones de la máquina síncrona ha sido ampliamente estudiado existiendo literatura especializada que hace referencia a los problemas de inestabilidad y a las técnicas de control. Dichas técnicas de control buscan que el sistema tenga la capacidad de volver a un estado de equilibrio aceptable, después de ser afectado por alguna perturbación (voltaje, potencia o frecuencia). Para mejorar el sistema de amortiguamiento, los generadores están equipados con estabilizadores de sistemas de potencia (PSS), que proporcionan señales de estabilización complementarias en el sistema de excitación, siendo una de las soluciones más rentables ante los problemas de estabilidad. En este trabajo, el problema es aplicar algún método de control inteligente para lograr estabilizar un generador sincrónico conectado a un barraje infinito mediante el ajuste de los parámetros del PSS

desarrollo de un sistema de control fino de temperatura en una cuna de calor radiante

Inicialmente lo que se busca es mejorar el control de temperatura de la cuna de calor radiante CLINIWARM II recuperando la credibilidad, innovación y calidad en sus productos por lo cual se evidencia una gran oportunidad de rediseño para concebir desde el principio una solución general que aborde este conjunto de problemas. Si no se toman las medidas correctivas necesarias en la cuna y se sigue operando como está actualmente podría causar daños en la salud en un neonato debido a la fragilidad de sus órganos y su capacidad de termorregulación ocasionando problemas como hipotermia, hipertermia, daños cerebrales incluso la muerte

TÉCNICAS DE ELIMINACIÓN DEL RIZADO INTERMUESTREO EN CONTROL MULTIFRECUENCIAL BASADO EN MODELADO POR BLOQUES ENTRADA-SALIDA

El trabajo realizado trata de la representación por bloques de los sistemas multifrecuenciales. En concreto se utiliza la técnica conocida como BMIO (Block Multirate Input Output) desarrollada originalmente en el departamento DISA de la Universidad Politécnica de Valencia por el Dr. Pedro Albertos. Esta técnica de probada eficacia en la etapa de modelado de sistemas con distinta frecuencia de entrada-salida e incluso en el caso de muestreo periódicamente variable en el tiempo, encuentra una dificultad en la etapa de diseño. Se trata de la presencia de rizado intermuestreo que también aparece en un buen número de procedimientos de diseño en el campo del control multifrecuencial. En concreto, en esta Tesis, tras un estudio detallado de diversas técnicas multifrecuencia, se establece diversas alternativas para la supresión de estos rizados que ciertamente reducen considerablemente la potencia de estas técnicas de control. Además, se realiza un completo análisis posterior de las metodologías empleadas (estabilidad y robustez), aportando ciertos refinamientos a considerar. Finalmente se añade un paquete de diseño asistido por computador en la plataforma MATLAB que facilita la labor en este campo de los ingenieros de proceso que decidan utilizar estas técnicas.Ramos Díaz, FA. (2011). TÉCNICAS DE ELIMINACIÓN DEL RIZADO INTERMUESTREO EN CONTROL MULTIFRECUENCIAL BASADO EN MODELADO POR BLOQUES ENTRADA-SALIDA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1129

Diseño de simulador de control de procesos de temperatura, utilizando Controlador Proporcional-Integral PI y Proporcional-Integral-Derivativo PID : aplicación académica en Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

El objetivo de este proyecto fue estudiar y analizar los elementos que forman parte de un entrenador de control de procesos de temperatura, para crear un modelo matemático que simule su comportamiento a través de un programa informático, permitiendo a docentes y estudiantes realizar simulaciones del funcionamiento en sus computadoras, con la seguridad de que los resultados serán similares a los que se obtendrían al realizar las prácticas de laboratorio en un entrenador real. Con este proyecto se demostró que es posible modelar matemáticamente un proceso industrial para predecir su comportamiento y sobre la base de este crear un controlador proporcional, integral y derivativo que mantenga controlada la temperatura a pesar de las variaciones a las que estaría sujeto en la realidad

Aplicación de técnicas de control óptimo usando filtro de Kalman sobre un modelo de generador eólico

El impacto de la contaminación del ambiente, el calentamiento global y los cambios climáticos nos están mostrando consecuencias desastrosas y a largo plazo todo puede empeorar. El desarrollo tecnológico para la generación de energía eléctrica se está orientando hacia las fuentes seguras y renovables como la eólica, fotovoltaica y las celdas de combustible. Por eso en este trabajo presentamos alternativas de control para optimizar el uso de la generación eólica y motivación para su uso, el mundo tiene enormes fuentes de energía eólica, este tipo de generación de energía eléctrica puede ser considerada como una forma viable de generación de electricidad, principalmente por lo que respecta a los aspectos ecológicos, económicos y sociales. Uno de los problemas de la energía eólica es que su disponibilidad es variable y por lo tanto, necesita ser respaldada por otras fuentes de potencia. El filtro de Kalman es un algoritmo utilizado en la identificación del estado oculto de un sistema dinámico lineal, por ende, tiene mucha aplicación en la implementación de técnicas de control optimo a través de la estimación de estados usando el algoritmo referenciado sobre un modelo de generador eólico, para convertir de forma optima la potencia entregada por el viento. En la búsqueda de mostrar claramente la aplicabilidad del filtro de Kalman en el presente trabajo se contextualizara acerca de modelos de control para sistemas MIMO, buscando así el dejar claro los sistemas de salida y entrada que son aplicables en el desarrollo de las técnicas mencionadas. De igual manera se hace referencia a los parámetros que delimita el sistema de mínimos cuadrados mostrando el filtro Kalman como una evolución de este. En conclusión, se presenta las pautas, procesos y conceptos que se deben tener en cuenta para aplicara de manera idónea el filtro de Kalman en la consolidación de técnicas de control optimo

Modelado matemático, simulación, análisis y control de un sistema hidráulico interactivo-tres tanques en serie

En éste trabajo se modela y analiza un sistema hidráulico que está conformado por tres tanques en serie, con un fluido de baja viscosidad y tuberias poco rugosas, sistema interactivo dinámico no lineal; bajo la metodología de sistemas dinámicos. El objetivo es llegar a presentar un control lineal por realimentación del estado basado en el modelo lineal diagonalizado, que mantiene al sistema no lineal controlando los caudales de salida; para esto se hace uso de diferentes métodos de la teoría de control usando el programa de MatLab y su herramienta Simulink y en este se implementa el método numérico para solucionar ecuaciones diferenciales llamado Runge Kutta y el modelo matemático del sistema no lineal para luego analizar su comportamiento a través del tiempo, linealización del sistema y análisis de sensibilidad, presentación de la forma canónica diagonal del modelo linealizado entre otros

Diseño e implementación de un control Fuzzy de velocidad para un motor DC de potencia

Desde la Antigüedad el hombre ha apreciado una cierta regularidad en la realidad. Las cosas suceden de un modo ordenado y previsible y por este motivo son explicables. Esto es lo que explica que la realidad se pueda cuantificar. Una manzana, dos manzanas, tres manzanas, etc. Y si multiplicamos 4 por 5 son 20. Es una ley matemática. Es la base de la matemática lineal. Sin embargo, la realidad dista mucho de ser tan sencilla. Modernamente los matemáticos y por ende los científicos comprueban que la linealidad no es la norma en la Naturaleza, sino la excepción. Lo normal no es que el mundo se comporte de una manera lógica en la cual 4 por 5 son 20, sino que el flujo de fuerzas que se entremezclan en cualquier sistema creen un sistema caótico e imprevisible. Este descubrimiento nos llena a todos de incertidumbre. El mundo newtoniano en el cual los planetas se mueven determinísticamente de una única manera posible no existe en realidad. Es una mera apariencia.Incluye bibliografí