DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL DIFUSO A UNA COLUMNA DE DESTILACION

Se desarrolla e implementa un controlador difuso a una unidad de destilación continua; describiéndose los recursos utilizados tales como el modelo de equilibrio de fases líquido-vapor para etanol-agua (Modelo de gas ideal para la fase vapor – Modelo de Wilson para la fase líquida) y el modelo que describe la dinámica de la unidad de destilación continua. Las variables de control incluyen a la diferencia entre set-point de composiciones de productos y la composición real (� , � ) y las variables de proceso son el caudal de alimentación [Lt./hr], potencia de hervidor [W] y reflujo [seg./seg.]. Se validan los resultados obtenidos por los modelos y por el controlador implementado. El controlador difuso trabaja a la destilación en estado estable a 78.4°C en el condensador y 87.9°C en el hervidor, trabajando a set-points de x= 0.78 (= 2.97%) y � = �� 0.10 (� = 35.31%)

Metodología para el diseño y la implementación de sensores inferenciales basados en datos de proceso, desarrollados con redes neuronales artificiales, sistemas neuro-difusos y máquinas de vectores de soporte

El presente trabajo de tesis de maestría se desarrolló para el establecimiento de una metodología, que permita el diseño e implementación de sensores inferenciales basados en datos, bajo tres técnicas seleccionadas, por la creciente atención que vienen despertando en tareas de modelamiento y estimación de variables industriales. Las técnicas seleccionadas son las redes neuronales artificiales, las máquinas de vectores de soporte y los sistemas de inferencia neuro-difusa, que adicionalmente utilizan bases distintas para la solución del problema de regresión. Teniendo en cuenta lo anterior, se diseñaron 3 sensores inferenciales basados en estas técnicas, explorando las etapas necesarias para establecer una predicción de buen desempeño y por consiguiente diferentes técnicas para el preprocesamiento de los datos, selección de modelo y el entrenamiento y validación de las técnicas. Para llevar a cabo estas tareas se obtuvo el modelo matemático de una columna de destilación con el fin de acercar el entorno de simulación a datos con características típicas del ambiente industrial. Con el desarrollo de los 3 sensores inferenciales se estableció una metodología que puede ser aplicada en la industria y que desemboca en un desempeño adecuado para predecir variables de difícil o impráctica medición.Abstract: The present master's thesis work was developed for the establishment of a methodology, which allows the design and implementation of data-based inferential sensors, under three selected techniques. Due to the increasing attention they have been arousing in modeling and estimation of industrial variables. The techniques selected are artificial neural networks, support vector machines and neuro-diffuse inference systems, which additionally use different methods for the solution of the regression problem. Taking into account the above, 3 inferential sensors based on these techniques has been designed, by exploring the steps to establish a prediction of good performance and by means of different techniques for pre-processing of data, model selection and training of the techniques. To carry out these tasks, the mathematical model of a distillation column was obtained in order to bring the simulation environment closer to data with typical characteristics of the industrial environment. With the development of the 3 inferential sensors, a methodology was established that can be applied in the industry and that leads to adequate performance to predict variables of difficult or impractical measurement.Maestrí

Utilización de técnicas de control basadas en lógica difusa en la industria

Actualmente han surgido nuevas técnicas de control agrupadas dentro de una nueva área denominada Control Inteligente. Dentro de estas técnicas se encuentra la Lógica difusa, la cual tiene la capacidad de solventar las desventajas de las técnicas convencionales de control, como los tradicionales PID y PD, entre otros. La lógica difusa es aplicable a sistemas no lineales, robustos, y además tiene la capacidad de adaptarse a las condiciones variantes del sistema. En este trabajo se hace referencia a los fundamentos teóricos de esta técnica y los parámetros necesarios para el diseño de este tipo de controladores .También se encuentran explicadas las aplicaciones más comunes del control difuso en la industria, sus características más representativas en estas aplicaciones y los beneficios que esta técnica trae consigo

Elección de una técnica de generación de energía mediante los métodos de superación "electre" y "promethee", utilizando conjuntos difusos

En resumen puede decirse que la motivación principal de este proyecto es el estudio de los métodos de toma de decisión denominados “de superación”, implementados mediante lógica difusa, para la elección de entre todas las posibles alternativas, de la mejor tecnología de generación eléctrica en términos globales (que se supondrá con una potencia instalada igual a 4 MW), para ser implantada en una zona determinada de la Región de Murcia. Además se pretende comparar los resultados obtenidos en este proyecto con los resultados de los proyectos anteriores, con el fin de comprobar la consistencia de los juicios alcanzados. Dicha zona se puede encuadrar en la siguiente orto foto, si bien se prefiere la máxima cercanía posible a los centros comerciales “THADER” y “NUEVA CONDOMINA”, para poder abastecer de energía eléctrica a los mismos, y a urbanizaciones cercanas a dichos centros comerciales, así como algunos barrios de Molina de Segura. Para ser más específicos, se pueden citar como objetivos los siguientes: - El estudio de las familias de métodos de toma de decisión ELECTRE (ELimination Et Choix Tradusiant la REalité) y PROMETHEE (Preference Ranking Organization METHod of Enrichement Evaluations), basados en lógica difusa. - Creación de un código en MATLAB para la aplicación de los métodos propios de cada una de las dos familias mencionadas, en donde todos ellos se aplicarán a las alternativas contempladas en los proyectos precedentes, valoradas según los criterios presentes en los mismos. - Comparación de los resultados obtenidos en este proyecto, con los obtenidos por Carlos Baldasquín y María Jesús Mellinas, con ánimo de identificar: 1.Consistencia de las clasificaciones alcanzadas por los métodos, tanto de este proyecto como de los proyectos ya citados. 2.Efectos de la utilización de la lógica difusa con respecto a la lógica tradicional 3.Efectos de la suspensión de las primas por producción en régimen especial.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen

Diseño e implementación de un sistema automatizado para una embutidora de cárnicos de la Facultad de Ciencias Pecuarias.

El objetivo fue diseñar e implementar un sistema automatizado para una embutidora de cárnicos de la Facultad de Ciencias Pecuarias, equipo que fue implementado en el Centro de Producción de Cárnicos de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, con el fin de facilitar su operación y garantizar la integridad de estudiantes y maestros. Para llevar a cabo su elaboración, se utilizó la modelación de sistemas mediante la determinación de sus componentes, además de comprobar y corregir errores de funcionamiento. Este sistema automatizado trata sobre la sustitución de un sistema Oleo hidráulico automático sobre los mecanismos hidráulicos manuales. Posteriormente, mediante una programación en la plataforma de control Arduino, que recibe señales de los sensores: ultrasónico y de presión, se encarga de controlar la velocidad lineal del cilindro hidráulico y la presión del sistema. La programación también envía información a cada uno de los actuadores; como son el motor paso a paso, que tiene como función la apertura o cierre de la válvula reguladora de presión, y a las bobinas de la electroválvula direccional, para el control de salida o retroceso del cilindro. Para la apertura o cierre de la válvula se implementó un controlador Fuzzy que permite mantener la presión dentro de un rango establecido según el tipo de embutido a procesar, y así mantener estable la velocidad lineal del cilindro, controlados y monitoreados mediante una pantalla HMI. Se concluye en base a esto un incremento del 33,33% de rendimiento en la máquina, optimizando el tiempo, y remediando paradas forzadas del equipo.Se recomienda antes de la automatización, analizar detalladamente el proceso y una vez culminado el proyecto realizar un mantenimiento preventivo y/o correctivo del equipo.The objective of the present research work was to implement an automatized system for a vacuum filler for meat processing of the Faculty of Animal Science, this machine was installed at the Meat Production Center of the “Escuela Superior Politécnica de Chimborazo” in order to facilitate its operation and to guarantee the physical integrity of students and teachers. With the aim of carrying out its elaboration, it was used the modeling of systems through the determination of its components, as well as the verfication and correction of functioning errors. This automatized system deals with the substitution of an Oleo hydraulic automatic System over the manual hydraulic mechanisms. Afterwards, it controls the linear speed of the hydraulic cylinder and the system pressure through a programming on the platform of control Arduino which receives signals of the ultrasonic and pressure sensors. The programming also sends information to every one of the actuators: the stepper motor whose main function is the opening or closing of the pressure regulation valve, and the coils of the directional solenoid valve; for the control of the thrust and return of the cylinder. For the opening or closing of the valve, it was implented a Fuzzy controller that allows to maintain the pressure in an established range according to the type of cold meat to be processed, and to maintain stable the linear speed of the cylinder, controlled and monitored in a HMI display. As a conclusion, there was an increment of 33,33% in the machine performance, optmizing time and avoiding forced stops in the machine. It is recommended to analyze in detail the process before the automation, and to perform preventive and/or corrective maintenance in the machine once the project is finished

Software de aplicación web basado en lógica difusa, para mejorar la evaluación de riesgos en tecnologías de información, en la Oficina de Tecnologías de Información y Comunicaciones de la Universidad Nacional del Santa

La presente tesis tiene como objetivo principal proponer un prototipo de software de aplicación web basado en lógica difusa que permite mejorar la evaluación de riesgos T.I en la Oficina de Tecnologías de Información y Comunicaciones de la Universidad Nacional del Santa. Para lo cual se tuvo una muestra de 10 usuarios donde se realizó una pre prueba de 10 riesgos obteniéndose una media de 29.20 y una varianza de 18 732.15. Después de haber desarrollado el software se volvió a verificar con la misma muestra y con los mismos riesgos (post prueba), obteniendo una media de 46.90 y una varianza de 25 638.28. El software de aplicación web basado en lógica difusa para mejorar la evaluación de riesgos utiliza como entrada las variables difusas con 05 particiones: impacto (menor, regular, significativo, importante y mayor) y probabilidad (raro, poco probable, probable, muy probable y casi seguro), y como salida la variable difusa con 05 particiones: severidad (muy baja, baja, moderada, alta y extrema). Todas ellas teniendo como función de pertenencia al tipo triangular en un rango general de 0 a 100. Se propuso 25 reglas difusas de acuerdo a la teoría. El software fue modelado matemáticamente y simulado con la herramienta toolbox de lógica difusa de matlab. Se validó el software obteniendo que el modelo propuesto es semejante al modelo real tanto en la media como en la varianza, por lo tanto puede ser utilizado como una herramienta para mejorar la evaluación de riesgos T.ITesi

Banco de proyectos prioritarios para el aprovechamiento del potencial solar y eólico en la región Caribe Colombiana /

El presente documento ha sido desarrollado en el marco del Programa Integral de Evaluación y Aprovechamiento del Recurso Eólico y Solar en la Región Caribe Colombiana con énfasis en la Guajira, en la línea proyectos de I+D+I en planeamiento energético COLCIENCIAS-UPME, bajo el programa nacional de investigación en energía y minería, financiado por Colciencias, UPME y apoyado por el IDEAM, Facultad de Ingeniería, la vicerrectoría de docencia y la vicerrectoría de investigación, extensión y proyección social de la Universidad del Atlántico.Este trabajo se enmarca de forma general dentro del Programa de Evaluación y Aprovechamiento del potencial Solar y Eólico en la Región Caribe Colombiana, adscrito a la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) del Ministerio de Minas y Energía (MME) y Colciencias . Este documento muestra los resultados de la aplicación de la metodología del despliegue de la función de calidad (QFD), ponderando las funciones de pertenencia mediante lógica difusa para la generación de un banco de proyectos prioritarios que promuevan el uso y aprovechamiento de las fuentes no convencionales de energía en las comunidades de Isla Grande – Bolívar, Guacochito – Cesar, Caserío de Barrigón Luruaco-Atlántico y Kamuchasain – La Guajira. Entre los insumos relevantes para el desarrollo de este trabajo se destaca el proceso de identificación de necesidades de las comunidades, a partir de fuentes primarias como encuestas, visitas y entrevistas, además de la determinación de la disponibilidad actual del recurso eólico y solar en la región. La metodología desarrollada permitió plantear un conjunto de proyectos que atienden tanto a las necesidades energéticas básicas de dichas comunidades, como a la mejora de los índices de calidad de vida, a partir del desarrollo, asimilación y apropiación de soluciones tecnológicas conforme a criterios técnicos, económicos, sociales y ambientales.Universidad Autónoma del Caribe

Desarrollo de un sistema de control neuro-difuso de la distribución de agua en un tramo de un canal principal de riego

El presente trabajo tiene por intención sentar las bases necesarias para el desarrollo de sistemas de control y su implementación en los canales de riego más representativos del Perú. Partiendo de la problemática actual en que los recursos hídricos están siendo cada vez más escasos y en el futuro cercano el Perú será uno de los países más afectados de Latinoamérica por los cambios climáticos, lo que ocasionará un estrés hídrico permanente. Ello implica que se requiera la utilización de técnicas adecuadas para una distribución eficiente del agua de acuerdo a las demandas establecidas por los regantes. En este contexto se plantea una solución desde el punto de vista de la Ingeniería de Control y Automatización; con el desarrollo de un controlador neuro-difuso con predictor de Smith (NDPS), a partir de un modelo obtenido mediante técnicas de identificación de sistemas, tomando como base un tramo del canal principal “Imperial de Aragón”, ubicado en la confederación hidrográfica del río Ebro en España. Dicho planteamiento podría luego extenderse mediante su adecuación a otras estructuras hidráulicas como por ejemplo a la primera etapa del Proyecto Chavimochic en la Región la Libertad – Perú. En el capítulo 1, se desarrolló el estado del arte a nivel internacional, el cual consistió en la descripción de los canales principales de riego, sus partes, elementos empleados en la regulación de flujo de agua y de los sistemas de control de la distribución de agua en canales principales de riego. Se aborda en el ámbito nacional la problemática actual que afronta el Perú en cuanto a infraestructuras hidráulicas adecuadas y carencia de sistemas de medición y control de la distribución de agua. En el capítulo 2, se obtuvo un modelo matemático que describe el comportamiento dinámico de un tramo de canal de riego. Para ello se consideraron diversas estructuras de modelos de caja negra y validación para la determinación del mejor modelo. Finalmente se realizó la transformación del modelo obtenido en tiempo discreto a tiempo continuo. En el capítulo 3 se desarrolló el diseño de un controlador neuro-difuso con predictor de Smith para controlar la apertura de la compuerta equivalente aguas arriba de un tramo de un canal principal de riego. Para ello se estableció un modelo discreto en espacio-estado equivalente y en base a las variables de estado establecidas la determinación de un rango de variabilidad para la construcción de una base de reglas. Posteriormente la incorporación de dichas reglas dentro de una estructura neuro-difusa. Además, la incorporación de un predictor de Smith para compensar el retardo de tiempo presente en la dinámica de la planta, con realimentación proporcionada por las salidas estimadas de un filtro de Kalman. Finalmente la comparación del controlador NDPS con un PI con predictor de Smith y evaluación de sus comportamientos. En el capítulo 4 se realizó la propuesta de implementación práctica del controlador desarrollado con la selección de instrumentos para la medición de variables de nivel y posición, la selección de un controlador local y un sistema de monitoreo. Además la selección de los protocolos de comunicación entre los distintos elementos.Tesi

Análisis comparativo de técnicas de generación eléctrica; AHP y topsis tuzzificado

Este proyecto surge de la idea de explorar el uso de los métodos de decisión multicriterio (MCDM- “multicriterio decision-making”) en el campo energético, para ayudarnos en la elección de la técnica de generación eléctrica más adecuada en una zona específica de la Región de Murcia. En estas primeras páginas se realiza una introducción al trabajo desarrollado, presentando en primer lugar el origen y la motivación para llevarlo a cabo; seguidamente, se plantean los objetivos que se desean alcanzar, y a continuación se describe cómo se estructurará todo el documento. El objetivo principal de este proyecto, será dar un paso más en relación al excelente trabajo realizado por mis compañeros, profundizando en cada uno de los métodos indicados al comienzo del proyecto. Partiremos de los datos recogidos en proyectos anteriores (tabla 1.1.), que previamente han sido actualizados, para el desarrollo de los métodos citados, centrando nuestra mayor atención en el método AHP fuzzy (es el método AHP, modificado en el contexto de los conjuntos difusos) y el método Topsis fuzzy.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen

Estrategias de análisis y exploración de datos como soporte a la operación y supervisión deprocesos químicos

En esta tesis se presenta un conjunto de metodologías que intentan facilitar la tarea de explotación de la información contenida en los datos históricos de proceso y como reaprovecharlos de modo de producir un impacto positivo en la operación del proceso.Se comienza por atacar el problema de asegurar la calidad de los datos. Se hace una revisión de los métodos de filtración univariable, en especial los basados en técnicas wavelets, ya que estos últimos se han mostrado en la literatura particularmente ventajosos para el filtrado de datos. Se establece, mediante experimentos, cuales son las funciones wavelets más apropiadas para el filtrado de diversos patrones de señales. Luego, se propone una mejora a los métodos actuales de filtración con wavelets por añadir un paso previo de estimación del nivel de descomposición que afecta a la aplicación de las wavelets. Lo anterior ayuda a una mayor autonomía en la aplicación en línea de estos métodos, a la vez que aseguran precisión en la estimación de los filtrados resultantes. Adicionalmente, se propone una estrategia que combina varias wavelets para intentar dar respuesta en aplicaciones en-línea a la pregunta de cual wavelets utilizar.El problema de la calidad de los datos también se estudia a través del enfoque de Reconciliación de Datos (RD). Se intenta contribuir al desarrollo de estrategias para casos dinámicos y lineales, uno de los retos actuales de la RD. La propuesta desarrollada combina un paso inicial de extracción de tendencias mediante filtrado basado en wavelets con la posterior reconciliación de las tendencias con una técnica RD basada en la representación polinómica del modelo del proceso. Las propuestas se muestran mejor que las estrategias actuales, en términos de precisión de los estimados obtenidos. Adicionalmente, se propone una primera extensión del método para procesos altamente no lineales, obteniéndose resultados satisfactorios.En el área de supervisión se presenta un análisis comparativo de diversas estrategias de monitorización basada en Análisis de Componentes Principales (ACP) y para el caso de procesos afectados frecuentemente por perturbaciones de lenta aparición. Se propone una variante basada en filtrado wavelets con ACP que logra obtener respuestas competitivas con los métodos actuales para la detección de este tipo de perturbaciones pero que, adicionalmente, reduce drásticamente la generación de alarmas falsas.En otro bloque de trabajos de supervisión se presenta el análisis de estrategias que combina ACP con técnicas de Clustering, para la supervisión de procesos multioperacionales. En una primera parte se presenta una comparación de diversas combinaciones ACP-clustering. Esta comparación permite establecer cual de ellas brinda un mejor manejo de aspectos como la identificación de clusters de formas diversas ó el tratamiento de outliers. En la comparación se añaden leves extensiones a algunas de las técnicas existentes que conducen a un mejor manejo de todos los aspectos mencionados anteriormente. Adicionalmente, se establecen alternativas de cómo usar las técnicas para casos en que se tiene poco ó ningún conocimiento previo de los grupos de operación. A continuación, se propone una integración TEM-clustering con modelos ACP multigrupos para la supervisión de procesos multi-operacionales. A diferencia de las estrategias existentes en la literatura, se introduce el tratamiento de las transiciones durante la etapa de diseño del sistema de monitorización, como soporte al operador durante un cambio de operaciones y/o para ayudarle a reducir rápidamente el espejo de posibles causas de anormalidades tras la ocurrencia de un fallo. Finalmente, las estrategias anteriores se adaptan al análisis de procesos afectados por decaimiento en la operación. La estrategia resultante se muestra potencialmente útil tanto para profundizar en el conocimiento del proceso como para asistir en su supervisión, planificación y mantenimiento.This thesis presents a set of new methodologies that tries to exploit the information embedded in process historical data and effectively support process analysis and supervision tasks.The data rectification problem was considered in first place. The adequacy of some type of wavelet for univariate filtering of different signal patterns was studied. Then, a strategy to determine the best decomposition level was proposed and consequently, an initial step to improve current wavelet filtering approaches was found. The obtained results expand the applicability and reliability of existing filtering schemes with wavelets for on-line applications without losing of accuracy on signal estimation. Additionally, an alternative strategy was proposed to solve the problem of which wavelet to choose. This last strategy consist on a weighted combination of different wavelets functions with only one output. The data rectification problem was also studied through a Data Reconciliation (DR) approach. The focus was set on DR developments for Dynamics and Linear Systems. The proposed strategy consists on first applying a trend extraction step, to identify measured process variables trends and then reconciling these trends to make them consistent with the dynamic process model studied. For the trend extraction step, filtering using wavelets was adopted. To reconcile the estimated variables trends, a extended polynomial approach was used. The comparison with existing RD approaches shows promising results in terms of accuracy and computing efficiency. Further extensions that contemplate nonlinear cases were also introduced, showing also satisfactory results.Process Supervision problems were considered in second place. Primarily, Principal Components Analysis (PCA) based monitoring strategies for treatment of processes frequently affected by slowly appearing disturbances or small relative shifts were compared. This comparison included some new proposals combining wavelets filtering approaches and PCA. One of the proposed approaches was capable of handling the detection of small disturbances as good as other existing approaches, but dramatically reducing the problem of false alarms generation.Multioperational process supervision strategies were also considered and studied. First, a comparison of different strategies from literature was considered. The aim was to determine the strategy that produced better results in front of issues like identification of clusters with different forms or its performance facing outliers. The considered strategies are based on the combination of PCA with clustering techniques (PCA-clustering). Not only existing approaches were studied but also some extensions of them were also considered. Finally it was shown how new modified strategies lead to improve handling of all the considered issues. In addition, cluster number estimation problem was studied and some successfully strategies were proposed to perform it.Finally, the integration of the above PCA-clustering strategies with multigroup PCA for supervising of multioperational process was proposed and evaluated. The aim was to allow good process supervision capabilities for handling operating changes situations and to facilitate fault diagnosis tasks together with additional capabilities like data transitions treatment. Additionally, an extension of the above-integrated strategy for analysis and supervision of process with decaying performance was evaluated. The resulting strategy was shown as potentially useful to extract useful knowledge from data and to support supervising, planning and maintenance process tasks