Desarrollo de una estrategia de control inteligente sobre una plataforma de simulación de un helicóptero (Twin Rotor)

Hoy en día, con la continua aparición de nuevas tecnologías y estrategias de control, surge la problemática de combinar ambas para el desarrollo de nuevos sistemas avanzados de control, tanto en procesos productivos como en aplicaciones de diferentes áreas. A medida que los dispositivos de control ganan en prestaciones, se ofrecen novedosas alternativas a las técnicas existentes. Prueba de ello es que las técnicas procedentes de la Computación Inteligente ganan terreno en el diseño de controladores más robustos y eficaces, en el análisis de información procedente de procesos o plantas, o incluso en los procesos de optimización y tomas de decisión. Por tanto, el principal objetivo del presente trabajo es avanzar en el estudio de una estrategia de control basada en técnicas inteligentes para una plataforma Twin-Rotor, simulando el control de un helicóptero. Dicha estrategia ya ha sido contrastada en sistemas monovariables (SISO) y se propone dar el salto a un sistema multivariable (MIMO).Gaur egun sortzen ari diren teknologia berriak zein kontrol estrategiak direla eta, hauek konbinatzeko arazoak sortu dira kontrol sistema aurreratu berriak garatzerako orduan, produkzio prozesuetan baita arlo desberdinetako aplikazioetan ere. Kontrol gailuek errendimendua hobetzen duten heinean, teknika berriak eskaintzen dira. Hori egiaztatu da, Konputazio Adimenean parte hartzen duten teknikek indarra hartzen ari direlako, kontrolagailu sendoagoak eta eraginkorragoak diseinatzerakoan, lantegietako informazioa aztertzerakoan zein optimizazio edo erabakiak hartzeko prozesuetan. Ondorioz, lan honen helburu nagusia Twin-Rotor izeneko plataforma baterako adimen teknika ezberdinetan oinarritutako estrategiak ikertzea da, helikoptero baten kontrola simulatuz. Estrategia hau dagoeneko kontrastatu da sistema mono-aldagaietan (SISO). Azkenik, lan honekin lortu nahi dena sistema multi-aldagaietan (MIMO) erabiltzea da.Nowadays, due to the continuous appearance of new technologies and control strategies, the problem of combining both for the development of new advanced control systems appears, in production processes and in applications in different areas. As control devices gain in performance, novel alternatives to existing techniques are offered. Proof of this is that the techniques from Intelligent Computing are gaining ground in the design of more robust and efficient controllers, in the analysis of information from processes or plants, or even in the optimization and decision-making processes. Therefore, the main objective of this work is to advance in the study of a control strategy based on intelligent techniques for a Twin-Rotor platform, simulating the control of a helicopter. This strategy has already been tested in monovariable systems (SISO) and it is proposed to make the leap to a multivariable system (MIMO)

Evaluación y análisis comparativo de las estrategias de sintonización, optimización y aproximación de controladores de orden fraccionario aplicados a sistemas mecatrónicos.

Se realizó una evaluación comparativa del desempeño de los diferentes controladores PID de orden fraccionario (FOPID) aplicados a procesos FODPT, el proceso utilizado en este estudio es un motor DC. En el procedimiento de diseño de los controladores FOPID se utilizan cuatro etapas: métodos de sintonización, algoritmos de optimización, índices de desempeño y algoritmos de aproximación. En cada una de estas etapas existe una variedad de metodologías y algoritmos, lo cual vuelve complejo el diseño de un controlador FOPID aplicado a un proceso en particular. Para el análisis comparativo se utilizó cuatro(4 )métodos de sintonización: Ziegler-Nichols, Amstrom-Hagglund (AMIGO) , Chien-Hromes-Reswick (CHR)y Cohen Coon ( CC); además se aplicó (3)algoritmos de optimización Nelder-Mead (NM) , el punto interior (IP) y el algoritmo secuencial de programación cuadrática (SQP ); con respecto a la fase de aproximación de orden fraccional a orden entero, se utilizo tres (3) algoritmos: Crone,Matsuday Carlson; y finalmente para cuantificar el desempeño de, método de sintonización e utilizaron cuatro (4) índices de error: ISE,IAE,ITSE e ITAE. Como resultado del presente trabajo se generaron 180 controladores FOPID, de los cuales se muestra que, al aplicar el algoritmo de sintonización de ZN, junto con el algoritmo de optimización SQP, seleccionando la métrica de desempeño ITAE y el algoritmo de aproximación Matsuda, se convierte en la comunicación optima de estrategias aplicadas al diseño de controladores FOPID. La simulación en lazo cerrado entre este controlador y el proceso nos entregó los mejores resultados en la respuesta temporal, se obtuvo un porcentaje de sobre elongación de 1.07% y un tiempo de establecimiento de 1.3 milisegundos. Finalmente, se recomienda emplear la planta identificada por la herramienta PID Tuner, este modelo de primer orden con tiempo de retardo presenta mejores resultados de simulación en los parámetros temporales con respecto a los otros modelos.A comparative evaluation of the performance of the different fractional order PID controllers (FOPID) applied to FODPT processes was performed, the process used in this study is a DC motor. Four steps are used in the design procedure of FOPID controllers: tuning methods, optimization algorithms, performance indexes and approximation algorithms. In each of these stages there is a variety of methodologies and algorithms, which makes the design of a FOPID controller applied to a particular process complex. For the comparative analysis four (4) tuning methods were used: Ziegler-Nichols, Amstrom-Hagglund (AMIGO), Chien-Hromes-Reswick (CHR) and Cohen Coon (CC); In addition, (3) Nelder-Mead optimization algorithms (NM), the internal point (IP) and the sequential quadratic programming algorithm (SQP) were applied; With respect to the phase of approximation of fractional order to whole order, three (3) algorithms were used: Crone, Matsuday Carlson; and finally to quantify the performance of the tuning method and used four (4) error rates: ISE, IAE, ITSE and ITAE. As a result of this work, 180 FOPID controllers were generated, of which it is shown that, when applying the ZN tuning algorithm, together with the SQP optimization algorithm, selecting the ITAE performance metric and the Matsuda approximation algorithm, it becomes in the optimal communication of strategies applied to the design of FOPID controllers. The closed loop simulation between this controller and the process gave us the best results in the temporal response, an elongation percentage of 1.07% was obtained and an establishment time of 1.3 milliseconds. Finally, it is recommended to use the plant identified by the PID Tuner tool, this first-order model with delay time has better simulation results in the temporal parameters with respect to the other models

XVII Simposio CEA de Control Inteligente: Reunión anual del grupo de Control Inteligente del comité español de automática (CEA). Libro de Actas, León, 27-29 de junio de 2022

Al igual que en las ediciones anteriores, el XVII Simposio CEA de Control Inteligente ha tratado de mantener los objetivos propuestos por el Grupo Temático de CEA y desarrollar unas jornadas de convivencia en las que se han desarrollado actividades científicas de investigación, de formación de doctores, de relaciones con la industria y, por supuesto, actividades culturales y de relaciones sociales de todos los miembros que formamos esta comunidad científica. Este año, el lugar elegido para la celebración del Simposio ha sido la ciudad de León y le ha correspondido la organización del mismo al Grupo de Investigación SUPPRESS de la Universidad de León, dirigido por el profesor Manuel Domínguez. Con más de 90 asistentes en algunas de las actividades del Simposio, hemos conseguido batir récords de asistencia y generar un ambiente más que propicio para desarrollar distintas discusiones científicas de gran calado. Esto demuestra el interés que suscita nuestra disciplina en estos tiempos. Durante los últimos años el control inteligente está demostrando ser una herramienta esencial para contribuir a solucionar los grandes retos que se nos van a plantear en el futuro. Pero, hasta la fecha no habíamos experimentado, tan de primera mano, los efectos derivados del cambio climático, la falta de recursos energéticos y de materias primas, las pandemias, la falta de recursos hídricos, la ciberseguridad o los incendios. Por ello, más que nunca se antoja necesario reflexionar, reforzar nuestros vínculos o crear nuevas sinergias para contribuir y poner nuestro valioso conocimiento a disposición de nuestra sociedad. En este sentido nossentimos orgullosos de presentar las contribuciones tan valiosas que recoge este documento. Estas han superado todas nuestras expectativas, lo que da muestras del sentido de responsabilidad que tiene el Grupo Temático CEA de Control Inteligente con su tiemp

Control de vibraciones en estructuras flexibles mediante amortiguadores de masa pasivos, adaptativos, semiactivos y activos

Muchas de las estructuras que nos rodean y que en algunos casos usamos de manera habitual en nuestro discurrir diario son estructuras esbeltas. Ejemplos de estas, son estructuras civiles como puentes, pasarelas peatonales, rascacielos y chimeneas industriales, o estructuras metálicas como las grúas torre y las torres de aerogeneradores entre otras muchas. Una característica común en la mayoría de estas es que se mueven o vibran cuando están sometidas a cargas dinámicas bien de naturaleza medioambiental (viento, terremotos,…) o debidas al tráfico rodado y peatonal que circula por ellas. Cuando las propiedades modales de las estructuras están dentro del espectro de frecuencias de las cargas dinámicas y las estructuras entran en resonancia con dichas cargas, el nivel de vibraciones que experimentan las estructuras puede condicionar su uso y en un último caso su integridad. El objetivo de la tesis es el de aunar y dar una guion conductor a los estudios realizados de forma individual y en colaboración en los últimos años dentro de la temática de análisis y control de vibraciones en estructuras esbeltas principalmente civiles y más concretamente en pasarelas peatonales. La gran mayoría de los estudios han sido realizados en la Fundación CARTIF en colaboración con la UVA como parte de proyectos de investigación de convocatorias nacionales, así como estudios internos. El objetivo de dichos estudios fue el desarrollo e implementación de nuevas estrategias para el análisis de vibraciones, la estimación de los parámetros modales y el diseño e implementación de controles de vibración basados en amortiguadores de masa de naturaleza pasiva, adaptativa, semiactiva y activa.Departamento de Construcciones Arquitectónicas, Ingeniería del Terreno y Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de EstructurasDoctorado en Ingeniería Industria

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

Desarrollo y validación de un modelo dinámico para una pila de combustible tipo PEM

JORNADAS DE AUTOMÁTICA (27) (27.2006.ALMERÍA)El objetivo de este trabajo es realizar un modelo dinámico detallado de una pila de combustible tipo PEM de 1.2 kW de potencia nominal. El modelo desarrollado incluye efectos como el ’flooding’ y la dinámica de la temperatura y es de utilidad para poder diseñar y ensayar controles tanto de la válvula de purga como de la refrigeración de la pila mediante un ventilador. Se ha desarrollado un novedoso tratamiento de la ecuación experimental que modela la curva de polarización que simplifica considerablemente su caracterización. Por último el modelo realizado ha sido validado con datos tomados de una pila real

Actas de las XXXIV Jornadas de Automática

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Manipulador aéreo con brazos antropomórficos de articulaciones flexibles

[Resumen] Este artículo presenta el primer robot manipulador aéreo con dos brazos antropomórficos diseñado para aplicarse en tareas de inspección y mantenimiento en entornos industriales de difícil acceso para operarios humanos. El robot consiste en una plataforma aérea multirrotor equipada con dos brazos antropomórficos ultraligeros, así como el sistema de control integrado de la plataforma y los brazos. Una de las principales características del manipulador es la flexibilidad mecánica proporcionada en todas las articulaciones, lo que aumenta la seguridad en las interacciones físicas con el entorno y la protección del propio robot. Para ello se ha introducido un compacto y simple mecanismo de transmisión por muelle entre el eje del servo y el enlace de salida. La estructura en aluminio de los brazos ha sido cuidadosamente diseñada de forma que los actuadores estén aislados frente a cargas radiales y axiales que los puedan dañar. El manipulador desarrollado ha sido validado a través de experimentos en base fija y en pruebas de vuelo en exteriores.Ministerio de Economía y Competitividad; DPI2014-5983-C2-1-

XLIII Jornadas de Automática: libro de actas: 7, 8 y 9 de septiembre de 2022, Logroño (La Rioja)

[Resumen] Las Jornadas de Automática (JA) son el evento más importante del Comité Español de Automática (CEA), entidad científico-técnica con más de cincuenta años de vida y destinada a la difusión e implantación de la Automática en la sociedad. Este año se celebra la cuadragésima tercera edición de las JA, que constituyen el punto de encuentro de la comunidad de Automática de nuestro país. La presente edición permitirá dar visibilidad a los nuevos retos y resultados del ámbito, y su uso en un gran número de aplicaciones, entre otras, las energías renovables, la bioingeniería o la robótica asistencial. Además de la componente científica, que se ve reflejada en este libro de actas, las JA son un punto de encuentro de las diferentes generaciones de profesores, investigadores y profesionales, incluyendo la componente social que es de vital importancia. Esta edición 2022 de las JA se celebra en Logroño, capital de La Rioja, región mundialmente conocida por la calidad de sus vinos de Denominación de Origen y que ha asumido el desafío de poder ganar competitividad a través de la transformación verde y digital. Pero también por ser la cuna del castellano e impulsar el Valle de la Lengua con la ayuda de las nuevas tecnologías, entre ellas la Automática Inteligente. Los organizadores de estas JA, pertenecientes al Área de Ingeniería de Sistemas y Automática del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Rioja (UR), constituyen un pilar fundamental en el apoyo a la región para el estudio, implementación y difusión de estos retos. Esta edición, la primera en formato íntegramente presencial después de la pandemia de la covid-19, cuenta con más de 200 asistentes y se celebra a caballo entre el Edificio Politécnico de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial y el Monasterio de Yuso situado en San Millán de la Cogolla, dos marcos excepcionales para la realización de las JA. Como parte del programa científico, dos sesiones plenarias harán hincapié, respectivamente, sobre soluciones de control para afrontar los nuevos retos energéticos, y sobre la calidad de los datos para una inteligencia artificial (IA) imparcial y confiable. También, dos mesas redondas debatirán aplicaciones de la IA y la implantación de la tecnología digital en la actividad profesional. Adicionalmente, destacaremos dos clases magistrales alineadas con tecnología de última generación que serán impartidas por profesionales de la empresa. Las JA también van a albergar dos competiciones: CEABOT, con robots humanoides, y el Concurso de Ingeniería de Control, enfocado a UAVs. A todas estas actividades hay que añadir las reuniones de los grupos temáticos de CEA, las exhibiciones de pósteres con las comunicaciones presentadas a las JA y los expositores de las empresas. Por último, durante el evento se va a proceder a la entrega del “Premio Nacional de Automática” (edición 2022) y del “Premio CEA al Talento Femenino en Automática”, patrocinado por el Gobierno de La Rioja (en su primera edición), además de diversos galardones enmarcados dentro de las actividades de los grupos temáticos de CEA. Las actas de las XLIII Jornadas de Automática están formadas por un total de 143 comunicaciones, organizadas en torno a los nueve Grupos Temáticos y a las dos Líneas Estratégicas de CEA. Los trabajos seleccionados han sido sometidos a un proceso de revisión por pares