On-line method for optimal tuning of PID controllers using standard OPC interface

Introduction− The controlled PID is the most widely used mathematical algorithm as a regulatory control strategy in industrial environments. The applications are varied; however, its answer depends on the proper calculation of its three parameters: the proportional, the derivative, and the integral. Analytical tuning and experimental methods solve the problem, but new tuning possibilities are now enabled within the digital and process integration context. Objective− Automatically and remotely obtain the optimal parameters of the PID controller, taking advantage of an online connection via the OPC communication protocol to analyze the transient response of the system. Methodology− The study is carried out in three main phases; it begins with a PD3 SMAR thermal process with connection via OPC; in this phase, the mathematical model of the process is built analytically based on fundamental laws. In the second phase, using an analytical tuning method, the PID control architecture is created on which the online experimentation is carried out. In the third phase, the genetic algorithms for automatic tuning are implemented, extracting performance measures from the PID controller through the transient response of the process and optimally determining the values for the proportional, derivative, and integral parameters. Results− The automatic tuning method was tested with two properly instrumented industrial processes. The potential for application can be seen due to its good result and because it does not require specific mathematical knowledge compared to conventional tuning methods. Conclusions− The automatic tuning method can be used remotely to calculate the optimal parameters of a PID controller. The parameters are calculated from the transient response and the definition of design criteria adaptable to any need for control, response, and process

CONTROL MPPT APLICADO A SISTEMAS GIRASOL PARA LA MÁXIMA EFICIENCIA

En este artículo se presenta el desarrollo de un sistema solar tipo girasol con un sistema de seguimiento de máximo punto de potencia autoajustable (MPPT), el cual consta de un seguidor solar con paneles fotovoltaicos y un sistema de control MPPT que permite conocer las curvas (I-V), (P-V). La implementación del sistema Girasol con el seguimiento del punto de máxima potencia de los paneles solares se construyó a escala real con el objetivo de suministrar energía limpia a los cubículos de profesores. Los análisis basados en las pruebas de investigación y del desarrollo, confirman que el sistema de girasol aumenta la eficiencia con la implementación del sistema MPPT, aumentado la captura de radiación solar y la producción de energía eléctrica en comparación a los sistemas tradicionales fotovoltaicos fijos.Palabras clave: Sistemas fotovoltaico, panel solar, eficiencia, máximo punto de potencia autoajustable (MPPT)

SISTEMA SOLAR PARA LA OPERACIÓN DE UN ROBOT AGRÍCOLA

En este artículo se presenta el diseño, desarrollo e implementación de un sistema solar completo a escala real, el cual consta de un seguidor solar tipo girasol con paneles fotovoltaicos que aumentan la cantidad de radiación solar recibida, y un sistema de control del punto de máxima potencia, el cual se basa en las curvas corriente-voltaje y potencia-voltaje que caracterizan los paneles fotovoltaicos para aumentar el rendimiento de los mismos. El sistema de generación de energía se encarga de alimentar un robot agrícola que ejecuta tareas de siembra, riego, fumigación, fertilización y recolección de plantas y frutos. Palabras clave: Sistema fotovoltaico, sistema girasol, optimización de energía, robótica, agricultura

Diseño e implementación de una plataforma robótica multifuncional con fines educativos DIAR 1.0

En este trabajo se presenta el diseño y construcción de una plataforma robótica multifuncional con fines educativos, durante la cual se consideró la integración del diseño mecanico, electrónico, y de programación en un sistema mecatrónico al mismo tiempo incluye soluciones con herramientas ingenieriles de última generación tales como fabricación CNC. Diseñar una plataforma robótica multifuncional con fines educativos, con funciones de impresión 3d, ruteado de circuitos y dibujo, de gran versatilidad y con la capacidad de desenvolverse autónomamente ante las diferentes tareas, son algunos de los objetivos de la plataforma robótica DIAR 1.0. Gran parte de estas plataformas ya existentes funcionan modularmente, es decir, cuentan con un módulo para cada función; por lo que nuestro objetivo, es reunir todas las funciones en un solo prototipo, lo que permite tener un mayor grado de libertad de movimiento, además de utilizar la extremidad como una herramienta de trabajo común. En un solo módulo tendríamos las opciones básicas para realizar una tarea automatizada, como por ejemplo, el dibujar los planos de alguna pieza a construir y fabricar dicha pieza en 3D. Se inicia con una revisión del estado del arte sobre el tema, a continuación, la descripción del diseño mecánico, luego la explicación del sistema de control y finalmente, las diferentes aplicaciones para el desarrollo de tareas

Método on-line para sintonización óptima de controladores PID utilizando interface estándar OPC

Introducción— El controlado PID es el algoritmo matemático mayormente utilizado como estrategia de control regulatorio en entornos industriales. Las aplicaciones son variadas; sin embargo, su respuesta depende del cálculo adecuado de sus tres parámetros: el proporcional, el derivativo y el integral. La sintonización analítica y algunos métodos experimentales resuelven el problema, pero ahora, dentro del contexto digital y de integración de procesos se habilitan nuevas posibilidades de sintonización. Objetivo— Obtener de manera automática y remota los parámetros óptimos del controlador PID aprovechando una conexión online vía el protocolo de comunicación OPC para analizar la respuesta transitoria del sistema. Metodología— El estudio se realiza en tres grandes fases, se inicia con un proceso térmico PD3 SMAR con conexión vía OPC, en esta fase se construye analíticamente el modelo matemático del proceso basado en leyes fundamentales. En la segunda fase utilizando un método analítico de sintonización se crea la arquitectura de control PID sobre la cual se realiza la experimentación online. En la tercera fase se implementan los algoritmos genéticos para sintonización automática, extrayendo medidas de rendimiento del controlador PID a través de la respuesta transitario del proceso y se determinar de manera óptima los valores para los parámetros proporcional, derivativo e integral. Resultados— El método de sintonización automática fue probado con dos procesos industriales correctamente instrumentados y se puedo observar el potencial de aplicación por su buen resultado además de que no se requiere de conocimientos matemáticos específicos en comparación con métodos convencionales de sintonización. Conclusiones— El método de sintonización automática consigue ser empleado de forma remota para calcular los parámetros óptimos de un controlador PID. Los parámetros son calculados a partir de la respuesta transitoria y de la definición de unos criterios de diseño adaptables a cualquier necesidad de control, de respuesta y de proceso.Introduction— The controlled PID is the most widely used mathematical algorithm as a regulatory control strategy in industrial environments. The applications are varied; however, its answer depends on the proper calculation of its three parameters: the proportional, the derivative, and the integral. Analytical tuning and experimental methods solve the problem, but new tuning possibilities are now enabled within the digital and process integration context. Objective— Automatically and remotely obtain the optimal parameters of the PID controller, taking advantage of an online connection via the OPC communication protocol to analyze the transient response of the system. Methodology— The study is carried out in three main phases; it begins with a PD3 SMAR thermal process with connection via OPC; in this phase, the mathematical model of the process is built analytically based on fundamental laws. In the second phase, using an analytical tuning method, the PID control architecture is created on which the online experimentation is carried out. In the third phase, the genetic algorithms for automatic tuning are implemented, extracting performance measures from the PID controller through the transient response of the process and optimally determining the values for the proportional, derivative, and integral parameters. Results— The automatic tuning method was tested with two properly instrumented industrial processes. The potential for application can be seen due to its good result and because it does not require specific mathematical knowledge compared to conventional tuning methods. Conclusions— The automatic tuning method can be used remotely to calculate the optimal parameters of a PID controller. The parameters are calculated from the transient response and the definition of design criteria adaptable to any need for control, response, and process