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Diseño de una ordeñadora mecánica para el sector ruralMaguiña Trujillo, Alex Ramiro 29 January 2013 (has links)
En el presente trabajo de tesis se enfocó en plantear una solución desde el punto de vista de la
ingeniería a un problema real de los pobladores de la comunidad de Langui, Provincia de Canas,
Cusco: Posibilitar el crecimiento económico aumentando sus posibilidades de comercio en
el mercado de los lácteos. El objetivo se conseguiría ideando una máquina que pudiera volver
más eficiente su producción de leche, entregara un producto que cumpliera con las normas de
higiene para su comercio a mayor escala, fuera económicamente competitiva con las máquinas
convencionales pequeñas para ordeño y que sobretodo, sea coherente con el concepto de tecnología
apropiada para el sector rural.
Se inició el desarrollo del diseño conociendo la situación actual de la actividad económica en la
zona y definiendo el estado del arte para el diseño. A partir de ello se plantearon los objetivos
generales y específicos que debería cumplir la tecnología a diseñar, los cuales se detallan a
continuación:
Diseñar una ordeñadora mecánica que funcione con potencia humana directa para sectores
rurales alejados en los cuales no sea accesible la energía eléctrica. Además en este diseño el
mecanismo de transmisión de potencia debe permitir el funcionamiento de la bomba minorizando
lo mejor posible los desniveles en el vacío que se presenten por variabilidad de la entrega
de potencia humana. También se deberá implementar el sistema de conducción de leche con la
higiene necesaria para permitir una más amplia comercialización de la leche. Por último se deberán
establecer los parámetros adecuados de generación de vacío en el diseño para realizar
un adecuado ordeño y mantener la salud de la ubre de la vaca.
Con los objetivos planteados se elaboró el desarrollo conceptual del diseño, desarrollo de propuesta
de proyecto (preliminares), evaluación técnica-económica y por último la elección del
proyecto más adecuado como solución. En la siguiente etapa se desarrolló el dimensionamiento
principal de la máquina (potencia, presión de vacío, capacidad de ordeño) y luego el cálculo
de detalle del diseño evaluando las cargas presentes, las fluctuaciones de presión en operación
de la máquina, las pérdidas de presión en el sistema de transporte, los esfuerzos en los bastidores
entre otros.
Más adelante se presentan los costos aproximados del diseño satisfactoriamente realizado.
Finalmente se incluyen las conclusiones del autor respecto al diseño el cual pudo cumplir los
objetivos planteados adecuadamente, sin embargo el autor también incluye algunas precisiones
que considera en estudios posteriores podrían mejorar el diseño. / Tesis
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Studies on obstacle detection and path planning for a quadrotor systemValencia Mamani, Dalthon Abel 06 November 2017 (has links)
Autonomous systems are one interesting topic recently investigated; for land and aerial
vehicles; however, the main limitation of aerial vehicles is the weight to carry on-board,
since the power consumed depends on this and hardware like sensors and processor
is limited. The present thesis develops an application of digital image processing to
detect obstacles using only a monocamera, there are some approaches but the present
report wants to focus on the distance estimation approach that, in future works, can
be combined with other methods since this approach is more general.
The distance estimation approach uses feature detection algorithms in two consecutive
images, matching them and thus estimate the obstacle position. The estimation
is computed through a mathematical model of the camera and projections between
those two images. There are many parameters to improve final results and the best
parameters are found and tested with consecutive images, which were captured every
0.5m along a straight path of 5m. Fraunhofer position modules are tested with the
entire algorithm. Finally, in order to establish the new path without obstacles, an optimal
binary integer programming problem is proposed, adapting the approach using
results obtained from the distance estimation and obstacle detection. Resulting data
is suitable for combining them with information obtained from conventional sensors,
such as ultrasonic sensors. The obtained mean error is between 1% and 12% in short
distances (less than 2.5 m) and greater with longer distances.
The complexity of this study lies in the use of a single camera for the capture of
frontal images and obtaining 3D information of the environment, the computation of
the obstacle detection algorithm is tested off-line and the path-planning algorithm is
proposed with detected keypoints in the background. / Autonome Systeme sind ein interessantes Thema vor kurzem untersucht; für Land- und
Luftfahrzeuge; Allerdings ist die Hauptbegrenzung von Luftfahrzeugen das Gewicht,
um an Bord zu tragen, da die verbrauchte Energie davon abhängt und Hardware wie
Sensoren und Prozessor begrenzt ist. Die vorliegende Arbeit entwickelt eine Anwendung
der digitalen Bildverarbeitung zur Erkennung von Hindernissen, die nur eine
Monokamera verwenden, es gibt einige Ansätze, aber der vorliegende Bericht will sich
auf den Abstandsschätzungsansatz konzentrieren, der in Zukunft mit anderen Methoden
kombiniert werden kann, da dieser Ansatz ist allgemeiner.
Der Abstandsschätzungsansatz verwendet Merkmalserkennungsalgorithmen in zwei aufeinanderfolgenden
Bildern, passt sie an und schätzt somit die Hindernisposition ab. Die
Schätzung wird durch ein mathematisches Modell der Kamera und Projektionen zwischen
diesen beiden Bildern berechnet. Es gibt viele Parameter, um die endgültigen
Ergebnisse zu verbessern, und die besten Parameter werden mit aufeinanderfolgenden
Bildern gefunden und getestet, die alle 0,5 m auf einem geraden Weg von 5 m erfasst
wurden. Fraunhofer-Positionsmodule werden mit dem gesamten Algorithmus getestet.
Schließlich wird, um den neuen Weg ohne Hindernisse zu etablieren, ein optimales
Binär-Integer-Programmierproblem vorgeschlagen, das den Ansatz unter Verwendung
von Ergebnissen, die aus der Abstandsschätzung und der Hinderniserkennung erhalten
wurden, anpasst. Die daraus resultierenden Daten eignen sich zur Kombination mit
Informationen aus konventionellen Sensoren wie Ultraschallsensoren. Der erhaltene
mittlere Fehler liegt zwischen 1 % und 12 % in kurzen Abständen (weniger als 2,5 m)
und größer mit längeren Abständen.
Die Komplexität dieser Studie liegt in der Verwendung einer einzigen Kamera für die
Erfassung von Frontalbildern und dem Erhalten von 3D-Informationen der Umgebung,
wird die Berechnung des Hinderniserfassungsalgorithmus off-line getestet und derWegplanungsalgorithmus
wird mit erkannten Keypoints vorgeschlagen im Hintergrund. / Tesis
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Diseño de un sistema mecánico eléctrico para la selección de chirimoyasNieto Ordaya, Hans 02 June 2016 (has links)
La demanda de chirimoya al mercado internacional necesita de una gestión más efectiva
de los recursos durante la postcosecha. Consecuentemente, la presente tesis propone el
diseño de un sistema mecánico eléctrico para selección de 5tn/día de chirimoyas categoría
primera ecotipo Aurora producida por la asociación de agricultores Santa Rosa de
Huarochiri. Además, el proyecto comprende la elaboración de diseños de los sistemas
desde el ingreso al sistema alimentador hasta la selección final del producto en el sistema
seleccionador, la selección de los motores y emplea el código sanitario impuesto por el
Food and Drugstore Administration (FDA) requerido por el mercado estadounidense. El
diseño genera un impacto favorable en agricultores peruanos y ecuatorianos con una
producción a mediana escala de chirimoyas porque cumple con seleccionar el producto
adecuado y genera a largo plazo retorno en la inversión. Finalmente la presente tesis está
compuesta por cuatro capítulos más la introducción, conclusiones, recomendaciones,
referencias y anexos. El primer capítulo comprende el producto y sus variedades, el estado
actual de la tecnología y la técnica a emplear; con lo cual se logró determinar la categoría
adecuada de chirimoya a emplear en el diseño. El segundo capítulo comprende los
conceptos de solución tomando como datos de entrada lo elaborado en el primer capítulo,
después de la selección se llevará a cabo el desarrollo de los conceptos preliminares de
los cuales se selecciona el mejor de acuerdo a una evaluación técnica y económica; con
lo cual se obtuvo el diseño óptimo, que luego es analizado en el siguiente capítulo. En el
tercer capítulo se presentan los resultados finales del desarrollo de la solución óptima; en
la cual se determina las dimensiones de los elementos críticos como ejes; también se
seleccionan los perfiles, los motores, el material que cumple con lo requerido por la FDA
y los elementos de transmisión tales como sprockets y cadenas. El cuarto capítulo muestra
la lista de planos junto con un análisis de costo; se logró determinar que la producción
realizada por la máquina en un día triplica a la producción actual de 1.6Tn que es realizada
por 10 personas en un día. Finalmente, las conclusiones muestra el cumplimiento de los
objetivos. / Tesis
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Diseño de un sistema de navegación autónomo para robots móviles usando fusión de sensores y controladores neuro difusosEnciso Salas, Luis Miguel 25 July 2015 (has links)
El objetivo principal de esta tesis fue el desarrollar un sistema de navegación autónomo
para la aplicación en robots móviles, para ello se uso el enfoque reactivo por
presentar una aproximación más real al problema del planeamiento.
El sistema de navegación se dividió en dos partes para fines del diseño; en la primera
se desarrolló e implementó un controlador para el planeamiento de la trayectoria
mediante el uso de controladores neuro-difusos y el uso de cuadrículas de certeza;
mientras que en la segunda parte, se afrontó el problema de la localización del robot
en un entorno desconocido, para lo cual se hizo uso de la fusión de sensores
odométricos, inerciales y de redes inalámbricas.
Para este propósito se diseño e implementó el controlador para diferentes plataformas
de simulación, además se implementó el mismo en un robot Pioneer P3-AT, lográndose
resultados interesantes que permiten apreciar este algoritmo como una alternativa
atractiva en la navegación autónoma de los robots móviles, el método presentado representa
un híbrido entre los métodos de navegación por fusión de conductas y los
métodos basados en campo de fuerzas por lo cual permite aprovechar las ventajas
de ambos métodos.
Para la localización se implementó la fusión de sensores presentes en los celulares
modernos y sensores de velocidad o encoders, la fusión de sensores se implementó
en dos instancias, la primera para la estimación precisa de la orientación por medio de
filtros de Kalman y la segunda en donde se realiza la estimación de las coordenadas
de la posición con el uso de filtros de Kalman para sistemas no lineales. / Tesis
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Tracking controller design for a nonlinear model of a gantry crane based on dynamic extension and robustificationZárate Moya, José Luis 19 November 2015 (has links)
Overhead cranes are widely used in industry for transportation of heavy loads and are
common industrial structures used in building construction, factories, and harbors,
traditionally operated by experienced crane operators. The underlyng system consists
of three main components: trolley, bridge, and gantry. Basically, the system is a
trolley with pendulum. In normal operation, the natural sway of crane payloads is
detrimental to the safe and efficient action. Other external disturbances parameters,
wind for example, also affect the controller performance. Basically, a crane system is an
underactuated system. This makes the design of its controllers complicated. Usually,
this is done via the crane acceleration required for motion. The most important issues
in crane motion are high positioning accuracy, short transportation time, small sway
angle, and high safety.
The main goal of this thesis is to achieve a robust controller design procedure, based on
H∞ control theory, for a nonlinear model of a 3-D gantry crane system. The approach
shall be compared with classic controllers in terms of attenuating the perturbation on
the payload transportation. The model describes the position of the load, as well as the
time derivatives of the position. In vew of this, flatness-based feedforward control has
to be devised, accompanied by the design of an optimal linear and nonlinear feedback
controller. The nomnal states can be used as optimization parameters and restrictions
on stability, overshoot, position regulation, and oscillation angle, being independent of
the load mass and depending on the rope length.
The procedure is as follows. First, a dynamic nonlinear model of the system is obtained
using the Lagrange equations of motion which describe the simultaneous travelling,
crossing, lifting motions and the resultant load swing of the crane. Then, the system
is exactly linearised by a dynamic extension. Next the closed-loop system, based on
the linear quadratic regulator scheme, is probed and compared with the H∞ robust
control system for compensating modeling errors and/or internal and external perturbation.
Finally, simulation results are presented showing the efficiency of the proposed
controller design scheme. Results are provided to illustrate the improved performance
of the nonlinear controllers over classic pole placement and linear quadratic regulator
approaches, testing its fast input tracking capability, precise payload positioning and
minimal sway motion. / Kräne werden in der Industrie für den Transport schwerer Lasten eingesetzt. Man
findet sie im Hochbau, Fabriken und Häfen. Traditionell werden sie von erfahrenen
Kranführer betrieben. Das der Arbeit zugrunde liegende Kransystem besteht aus drei
Hauptkomponenten: Transporteinheit, Brücke und Gerüst. Im Regelbetrieb ist das
Schwingen von Krannutzlasten einer sicheren und effizienten Nutzung abträglich. Auch
andere externe Störparameter wie beispielsweise der Wind haben einen Einfluss auf die
Kontrollierbarkeit eines Krans. Grundsätzlich ist ein Kransystem ein unteraktuiertes
System. Deshalb verkompliziert sich im Allgemeinen der Entwurf einer Regelung, meist
auf Basis der Kranbeschleunigung. Regelziele bei der Kranbewegung sind u.a. eine hohe
Positioniergenauigkeit, kurze Transportzeit, kleine Pendelwinkel und hohe Sicherheit.
Das Hauptziel dieser Diplomarbeit ist der Entwurf einer robusten Reglung, gründend
auf der H∞-Regelungsttheorie, für ein nichtlineares Modell eines 3-D-Portalkran-
Systems. Das Verfahren soll mit dem klassischen Controllerdesign verglichen und
resultierende Regelungsprobleme infolge von Störungen im Nutzlasttransport untersucht
werden. Das Modell beschreibt die Position der Last sowie deren zeitliche
Ableitungen. Davon kann das Problem für den Entwurf einer flachheitsbasierten Vorsteuerung
abgeleitet werden, die dann mit einer optimalen, linearen bzw. nichtlinearen
Regelung verbunden wird. Die nominalen Zustände können als Optimierungsparameter
und Beschränkungen für die Stabilität, Überschwingen, Positionsregelung
und Schwingungswinkel verwendet werden, unabhängig von der Lastmaße und in Abhängigkeit
von der Seillänge.
Dabei wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wird ein nichtlineares Systemmodell mit
Hilfe der Lagrange-Gleichungen erstellt. Dann wird das System mit Hilfe einer dynamischen
Erweiterung exakt linearisiert. Als nächstes wird der geschlossene Regelkreis
auf Basis der linear-quadratischen Regelung untersucht und mit einer robusten H∞
Regelung zur Kompensation von Modellierungsfehlern oder systeminterner und -externe
Störung verglichen. Schließlich werden Simulationsergebnisse vorgestellt, welche die
Wirksamkeit des Entwurfes belegen. Ein Ergebnis st dabei die verbesserte Leistung
des nichtlinearen Reglers gegenüber dem klassischen Regler. Dies wird anhand einer
Fähigkeit zu Verfolgung einesr schnellen Bahn, der Präzision der Positionierung und
der minimalen Einflussbewegung der Nutzlast dargestellt. / Tesis
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Diseño del sistema de control de un brazo robótico de asistencia a personas discapacitadasAchic Alarcón, Fred Solio 20 June 2016 (has links)
La presente tesis tiene por finalidad el diseño de un sistema para comandar un
brazo robótico de asistencia que estará montado sobre una silla de ruedas
automatizada, y cuya operación será por medio de señales EEG, con el objetivo de
asistir a pacientes postrados con limitaciones de discapacidad muscular en
miembros superiores, esclerosis lateral amiotrófica, lesión de la médula espinal,
entre otros. El trabajo se enfoca en la implementación de un sistema basado en el
procesamiento de señales cerebrales producto de estímulos visuales modulados a
frecuencias específicas, con las cuales será posible clasificar y definir comandos de
movimientos básicos sobre el brazo robótico. Todo ello con el objetivo de reducir
fatigas mentales producto del uso de otras técnicas, como las cognitivas, que
requieren mayor esfuerzo de concentración y muchas horas de entrenamiento
previo para su correcto funcionamiento. Así mismo, la investigación muestra los
criterios para la implementación del sistema de generación de estímulos visuales y
resultados de los experimentos durante la adquisición, el procesamiento y
clasificación de las señales recolectadas a partir de un dispositivo BCI portátil, con
características limitadas en precisión y ancho de banda. / Tesis
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Diseño de un GPC con Restricciones Basado en un Modelo ANFIS para el Control del Proceso de Neutralización del pH en los Efluentes Residuales de una Planta Concentradora de Minerales PolimetálicosCardozo Gálvez, Erick Octavio 23 May 2018 (has links)
Actualmente, la necesidad de proteger los recursos hídricos debido a la explotación
indiscriminada y altos índices de contaminación ha obligado a la comunidad científica a
buscar soluciones que posibiliten mitigar estas prácticas. El agua potable constituye un
recurso vital que se encuentra en crisis. Para su protección se han creado organizaciones
que fiscalizan su uso en las industrias, agricultura y minería. Se busca alternativas de
solución de este problema para evitar pérdidas de vidas humanas y económicas, y/o
conflictos sociales. En esta tesis se investiga la problemática relacionada con el control
efectivo del proceso de neutralización del pH en los efluentes residuales de una planta
concentradora de minerales polimetálicos, lo cual posibilita reutilizar el agua, evitando
la contaminación de los lagos y/o lagunas cercanas con las aguas resultantes del proceso
minero. Se desarrolla el diseño de un controlador predictivo generalizado (GPC) basado
en un modelo con arquitectura adaptativa de inferencia neuro-difusa (ANFIS - Adaptive
Neuro Fuzzy Inference System), es decir un controlador GPC-ANFIS. Considerando la
alta no linealidad que presenta el comportamiento dinámico de la planta objeto de
estudio, la arquitectura ANFIS posibilita obtener una cierta cantidad de modelos
lineales en todo el rango de operación de dicha planta, es decir se divide el
comportamiento dinámico de la planta en determinados modelos lineales, y cada uno de
estos modelos forma parte de la estructura del controlador GPC-ANFIS. El controlador
que se diseña presenta restricciones en el incremento de la señal de control, para lo cual
se utiliza un algoritmo de programación cuadrática sujeta a restricciones, lo que
posibilita el funcionamiento de la planta dentro de los límites de variación del pH
requeridos (entre 7 – 8). Finalmente, se realiza un análisis de robustez del controlador
diseñado, así como una propuesta de su implementación práctica. / Tesis
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Diseño de un controlador neurodifuso para la conducción autónoma de un camión minero de dos cuerposNavarro Villena, Richard Jesús 24 October 2013 (has links)
La elevada producción de minerales que está generando actualmente la minera
Gabriela Mistral al sur de Chile, se debe a la eficiencia en su transporte de material
por medio de camiones mineros Komatsu con desplazamiento autónomo,
permitiendo interactuar con las distintas áreas de la mina por medio de un sistema
GPS y sensores de ultrasonido ubicados alrededor del camión, para evitar
obstáculos y vehículos alrededor de la mina. Por este motivo es que se busca en la
presente tesis, el diseño de un controlador para la conducción autónoma de un
camión articulado o de dos cuerpos, donde el sistema de control es más complejo
debido al tipo de sistema a controlar y por la mayor cantidad de material a
transportar.
Por este motivo se obtiene y se presenta el modelo del camión minero articulado, el
cual es utilizado para diseñar un controlador difuso y un controlador neurodifuso,
permitiendo comparar ambos resultados mediante la simulación de la velocidad y
dirección que otorga el camión articulado en las áreas más comunes de la minera
Cerro Verde.
La maniobrabilidad del sistema es obtenida a través de una base de reglas
adquirida de los operadores de camiones Caterpillar 740, la cual es afinada
posteriormente para conseguir un comportamiento deseado del camión a través de
la variación de la velocidad ante eventos reales presentados en ruta, como es la
evasión de obstáculos. La simulación se realiza en el software Matlab, y el área de
los lugares que interactúa el camión articulado se obtiene a través de fotografías
satelitales.
La comparación de los resultados obtenidos por medio de las simulaciones gráficas
y numéricas, nos permitirán indicar que el controlador neurodifuso es el adecuado
para la conducción autónoma del camión minero articulado. Por este motivo es que
se presenta de manera adicional, algunos alcances de la aplicación del controlador
neurodifuso diseñado en el camión articulado Caterpillar 740. / Tesis
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Diseño del subsistema mecánico-eléctrico para un sistema de control de temperatura de un tanqueMartínez Mejía, Mario Oliver 22 August 2012 (has links)
En la actualidad la influencia que existe por parte de los sistemas de control sobre las
diversas ramas de la ingeniería ha ido en aumento; por lo que se esta convirtiendo en
un elemento útil y de necesidad primordial para su difusión y enseñanza. Una manera
óptima de reflejar estos conocimientos hacia los estudiantes es mediante el uso de
módulos educativos de sistemas de control.
Un caso particular, son los módulos de control de temperatura, los cuales cuentan con
diversas características técnicas y científicas, a su vez proporcionan a los docentes una
herramienta didáctica y práctica para la enseñanza. Los sistemas de control de
temperatura cuentan con sensores dispuestos en la planta los cuales proveen de
señales eléctricas a un interfaz conectada a un controlador, este a su vez, se encargará
de procesar los datos y enviará señales hacia los actuadores instalados también en la
planta. Su practicidad se basara en contar con un diseño el cual permita su conexión
con controladores PC’s, a su vez la reducción de costos para el desarrollo e
implementación se basaría en aplicar criterios de selección adecuados sobre los
elementos que componen el sistema.
La presente tesis tiene como objetivo el diseño del subsistema mecánico y eléctrico
correspondiente a la planta diseñada y su interconexión con un interfaz hacia una
computadora personal mediante una tarjeta de adquisición de datos.
El documento se compone de cuatro capítulos. En el primer capítulo se establece el
Estado del Arte de los módulos de Control de Temperatura. En el segundo capítulo se
muestra la Descripción del Sub-sistema Mecánico y Eléctrico que forman parte del
Sistema de Control. En el tercer capítulo se propone el diseño de cada subsistema. Y en
el cuarto capítulo, se realizan pruebas y simulaciones de los diseños propuestos.
Se concluye que la propuesta de diseño cumple con los requerimientos para las
distintas etapas que componen el sistema, y a un menor precio que los del mercado
internacional. / Tesis
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Diseño e implementación de un actuador electrónico para regular la potencia eléctrica AC hasta 2000 WHinostroza Noreña, Pedro Martín 08 July 2014 (has links)
La poca disponibilidad en el mercado nacional, alto costo y sobredimensionamiento de actuadores electrónicos para el control de temperatura en hornos eléctricos, conlleva a plantear el diseño e implementación de un sistema que se desempeñe de manera eficiente bajo las mismas condiciones de operación. .
El objetivo es de diseñar e implementar un actuador electrónico para regular la potencia eléctrica AC hasta 2000 W. El método seguido considera, primero investigar sobre los actuadores electrónicos para control de temperatura disponibles en el mercado, estudiar la tecnología y tendencias sobre regulación de potencia. Luego se identifica los requisitos para el diseño del sistema. Se plantea una posible solución, con la posterior selección de componentes y simulaciones para corroborar la funcionalidad y eficiencia del diseño. Finalmente, se realizara la implementación del circuito, realizando mediciones con un multímetro, un osciloscopio y un vatímetro; de esta forma se corrobora el diseño y simulaciones realizadas previamente.
Los resultados demuestran el correcto funcionamiento del sistema, logrando dosificar la potencia AC hacia una carga resistiva de manera proporcional a una señal de control.
Se concluye que la propuesta presentada en este trabajo de tesis cumple con la funcionalidad y requisitos de un actuador electrónico de 2000W orientado al control de temperatura en hornos eléctricos. / Tesis
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