El presente trabajo desarrolla un algoritmo de planeamiento de trayectoria basado en Optimización por Colonia de Hormigas, en conjunto con un controlador óptimo, para el desplazamiento de un barco robot. Se presenta el modelo matemático estándar usado para vehículos marinos desarrollado por Thor Fossen. Asimismo se presentan las principales ideas detrás del marco metaheurístico desarrollado por Marco Dorigo, llamado Optimización por Colonia de hormigas. El problema a resolver consiste en encontrar el camino más corto entre dos puntos dentro de un entorno (mapa) con obstáculos. Ambos algoritmos, tanto el de planeamiento de trayectoria como el de control óptimo, se implementaron en el entorno MatLab. Para poner a prueba el funcionamiento conjunto de estos dos algoritmos se usaron seis mapas distintos que buscan explorar el comportamiento de ambos algoritmos ante diversas variaciones de un caso base de comparación. El tiempo de convergencia de los algoritmos y los parámetros que ajustan sus desempeños fueron analizados. / Tesis

En la actualidad, la desalinización de agua constituye una respuesta prometedora a la escasez de agua mundial. Por este motivo, es necesario presentar alternativas de solución y uso eficiente de nuevas tecnologías que permitan desalinizar agua de mar para hacer frente a la escasez que vendrá en los próximos años. En el proceso de desalinización de agua de mar se utilizan varias técnicas como son la destilación flash multietapa, destilación por múltiple efecto, destilación por compresión de vapor y la osmosis inversa, siendo esta última la que ha ganado mayor terreno en la industria de la desalinización ya que opera rechazando normalmente el 99% de las sales del agua de alimentación. Por otro lado, a pesar de que la osmosis inversa es la técnica que menos energía consume, en muchos casos no se ha trabajado con una estrategia de control adecuada, generando un funcionamiento deficiente de la planta. Esto tiene como consecuencia que el grado de pureza del agua desalinizada no cumpla con los estándares establecidos para consumo humano. El Perú, a pesar de sus cuantiosos recursos hídricos, presenta problemas de escasez de agua debido a la mala distribución de dichos recursos y a la geografía adversa. Según la Organización Internacional del Agua, en el 2025 el Perú será uno de los países más afectados en Latinoamérica ya que sufrirá de estrés hídrico permanente. Por tal motivo, se hace imprescindible una política que permita implementar plantas desalinizadoras a nivel de toda la costa y de otros lugares que lo requieran en el país. Para ello, es necesario desarrollar una técnica de control que permita manipular el proceso de desalinización de manera eficiente y que considere el comportamiento dinámico complejo de este sistema multivariable que no puede ser manipulado de forma correcta mediante técnicas tradicionales de control. Por otro lado, se necesita hallar un modelo adecuado que represente la dinámica del sistema, siendo muchas veces difícil de obtenerlo de manera precisa. En este sentido, las técnicas de control inteligente resultarían adecuadas ya que tienen la capacidad para actuar de forma apropiada sobre un entorno incierto de manera eficiente y flexible, ofrecen eficiencia computacional y dotan al control de “cierta inteligencia” para evitar comportamientos del sistema provocados por sus características no lineales. Dentro de las técnicas inteligentes se tienen las redes neuronales, lógica difusa y algoritmos genéticos. Es por ello que, mediante el uso de técnicas de control avanzado se buscará desarrollar, en este trabajo, un sistema de control inteligente para una unidad de osmosis inversa eligiendo un modelo matemático que describa adecuadamente la dinámica del proceso. Asimismo, se presenta una comparativa entre el desempeño del controlador propuesto y controladores clásicos para justificar el uso del control avanzado. Posteriormente, se realiza una propuesta de implementación basada en una aplicación en PLC ControlLogix5000 de Allen Bradley. / Tesis

La presente tesis tiene como objetivo principal desarrollar un controlador embebido, basado en un microcontrolador ATmega128, que permita controlar la posición de una mesa XY. Los objetivos específicos son:  Diseñar la tarjeta de desarrollo del ATmega128 donde se va a implementar el algoritmo de control y el perfil de velocidad.  Analizar la respuesta en lazo abierto del sistema de control.  Diseñar e implementar en un microcontrolador ATmega128 el algoritmo de control PID y el perfil de velocidad trapezoidal para controlar la posición de una mesa XY, usando el lenguaje de programación C.  Diseñar una interfaz en una PC, usando el software Labview, que le permita al usuario ingresar la posición a la cual quiere que se dirija el portaobjetos montado sobre el eje Y de la mesa XY. Se logró cumplir con todos los objetivos propuestos y luego de realizar las pruebas respectivas se llegaron a las siguientes conclusiones, que se explican más detalladamente en el documento.  En el ATmega128 se puede implementar desde un controlador de movimiento simple hasta uno complejo porque se pueden manejar hasta 6 ejes de movimiento.  El factor de conversión (mm/revolución), hallado experimentalmente, es diferente para cada eje porque uno soporta mayor carga que el otro.  Para implementar un algoritmo de control PID junto con un perfil de velocidad trapezoidal en un ATmega128 es más recomendable programarlo en lenguaje C que en lenguaje ensamblador.  No se alcanza error cero en estado estable porque la resolución de la señal PWM no es la óptima, pero la precisión final es aceptable. / Tesis

En la presente tesis se realizó el diseño e implementación de un módulo educativo para el control del sistema bola-varilla, el cual podrá ser utilizado como material de enseñanza por las especialidades que cuenten en su plan de estudios con cursos de control. Así mismo, será útil para la enseñanza de la parte experimental en cursos de pre-grado a través de este sistema no lineal e inestable. El sistema bola-varilla consta de: dos sensores infrarrojos de proximidad; el primero, mide la distancia del desplazamiento de la bola sobre la varilla; el segundo, mide el ángulo y la posición de giro de la varilla. El actuador es un motor DC. La implementación del algoritmo de control se realiza mediante la tarjeta de procesamiento de señal DSPACE1102, la cual permite una ejecución del algoritmo mediante el uso de SIMULINK Real-Time Workshop. El algoritmo del sistema cuenta con un doble lazo: interno y externo; el primero se encarga de controlar el torque que brindará el motor para poder mover la varilla; el segundo, controla el sentido de giro del motor. La parte mecánica del sistema fue diseñada en el software de diseño CAD en 3D – SolidWork e implementada con aluminio y acrílico. El diseño del controlador y la evaluación de parámetros se desarrollaron en el programa de simulación SIMULINK desde MATLAB. Por otro lado, se utilizó la plataforma del programa SIMULINK Real-Time Workshop para las pruebas en tiempo real del sistema bola-varilla, donde se logró sintonizar los parámetros de los controladores de acuerdo a las características reales del sistema; ello permitió cumplir el principal objetivo de la tesis: el control del sistema bola-varilla en tiempo real. Finalmente, luego de realizar el diseño, simulación e implementación de los controladores (compensadores) se logró una respuesta adecuada con un OS% < 5% y un TS < 3 segundos, ambas requisitos son los planteados para el control del sistema bola-varilla. / Tesis

En la incubadora, ocurre el proceso de creación de un microclima para tratar al recién nacido, donde el flujo de oxígeno es una de las variables que conforma este proceso y debe ser controlada debido a que en exceso puede causar secuelas irreversibles en los neonatos. Una manera de controlar el flujo dentro de la incubadora neonatal es mediante el uso de la válvula de control, sin embargo, es necesario obtener la función de transferencia en el plano “s” que describa la dinámica del comportamiento de este tipo de actuador y así poder diseñar aplicaciones de control sobre la válvula. El objetivo de este trabajo es obtener el modelo matemático no paramétrico de la válvula de control Teknocraft 202316 para la incubadora neonatal. Este modelo matemático representa el comportamiento de la válvula de control dentro de un rango de flujo determinado. Para obtener la función de transferencia que describa el comportamiento de la válvula, se usaron los métodos de Ziegler y Nichols, Smith, 123c de Alfaro y Strecj. La captura de los datos de los ensayos se realizó mediante una tarjeta de adquisición de datos (DAQ) instalado en una computadora. Mediante un análisis de comparación gráfica y cualitativa, se seleccionó la función de transferencia que representa mejor la respuesta de la válvula. Los parámetros obtenidos son las constantes de tiempo: t1 y t2, el tiempo muerto tm y la ganancia estática Kp , variando según método. Finalmente, el modelo matemático no paramétrico obtenido mediante el método Smith, función de primer orden, representa mejor el comportamiento de la válvula teknocraft en comparación con los otros métodos propuestos. / Tesis

La problemática de la escasez de agua en el Perú y en el mundo ha fundamentado el desarrollo de técnicas de desalinización que permiten el aprovechamiento del recurso acuífero más abundante en el planeta: el agua de mar. Los esfuerzos en el control de las plantas desalinizadoras de agua de mar por ósmosis inversa están enfocadas en maximizar el rendimiento de los bastidores de ósmosis inversa de tal manera que estos produzcan una determinada cantidad de agua por hora con una calidad aceptable para uso humano. Un funcionamiento inadecuado de los sistemas de control se traduce en pérdidas económicas y operaciones ineficientes de la planta. En este trabajo se propone el diseño de un controlador predictivo generalizado (GPC) que hace uso de un modelo matemático de una unidad de ósmosis inversa y que permite controlar con mayor efectividad el proceso de desalinización. Además se incluye el algoritmo para desarrollar este controlador en procesos monovariables y multivariables. El desempeño del controlador diseñado ha sido comparado con otros controladores de tipo convencional y también de tipo avanzado bajo diferentes escenarios de operación y de acuerdo a índices que permiten cuantificar el desempeño de los mismos. Por último, se presenta una propuesta de implementación de una unidad de ósmosis inversa así como una propuesta de programación del controlador GPC en un controlador lógico programable. / Tesis

El objetivo principal de esta tesis es establecer un método para el modelamiento del proceso en un lazo cerrado de control PID (Controlador Proporcional integrativo y derivativo) y con este poder encontrar los parámetros óptimos usando sintonización basada en algoritmos genéticos. En primer lugar, se explica cuál es la problemática que actualmente se tiene en la industria para realizar la sintonización de los lazos de control PID y se detalla el estado del arte de la sintonización de los controladores PID. En segundo lugar, se evalúa cual es el método de identificación en lazo cerrado que mejor representa la respuesta real del proceso de inyección de agua cruda al cajón de alimentación de las bombas de ciclones. En tercer lugar, se realiza la sintonía basada en algoritmos genéticos con el modelo obtenido con la identificación y se evalúa cual es la función de aptitud más adecuada para poder encontrar los parámetros del controlador PID. Finalmente, se presenta los resultados de la sintonización del controlador PID obtenidos para el proceso de inyección de agua cruda al cajón de alimentación de las bombas de ciclones y el proceso de control de nivel de espuma de una celda de flotación Rougher.

Este trabajo de tesis presenta la estructura de control de un sistema detector y compensador de fallas eléctricas de tipo corte abrupto de energía en una SmartGrid. Para la detección de la falla se ha implementado un algoritmo basado en la inyección y detección de una perturbación en la tensión de la carga. Para la compensación de la falla, el control realiza un cambio en la señal de referencia y pasa al modo desconectado de la red. Asimismo, se ha mejorado el control de frecuencia para el proceso de resincronización con la red eléctrica, una vez que ésta ha sido reestablecida. Finalmente, el inversor es reconectado a la red eléctrica y se pasa al modo conectado a la red, donde la referencia pasa a ser nuevamente la señal con perturbación. Como parte de este trabajo se han desarrollado artículos científicos, de los cuales 2 han sido aceptados en congresos internaciones (PEPQA, Colombia 2017 y CCE, México 2017) y se encuentran publicados en el IEEE Explorer. / Tesis

En el presente trabajo se presenta el Diseño e Implementación de una Máquina Semi - Automática para Embalar Pallets con un Sistema de Sujeción de Plástico Stretch Film, con un sistema electrónico de control de posición vertical y supervisión general mediante un sistema EXSCADA. El funcionamiento de la máquina consiste en envolver materiales apilados en un pallet o una parrilla con plástico stretch film, de manera eficiente y con gran rendimiento. Con el objetivo de proteger los productos para su transporte y para las prestaciones de calidad que requiere el mercado interno y los clientes finales. El Sistema ExScada, en mención, consiste en concentrar en una PC datos relevantes del funcionamiento de la máquina, así como la interacción gráfica de la misma; además se podrá generar reportes, lo cual contribuirá con la administración y gestión de los productos ha ser distribuidos. El desarrollo del proyecto cubre dos ramas de la ingeniería; la mecánica, la electrónica y la electricidad. En cuanto a la mecánica, se desarrolló toda la estructura teniendo como objetivo un sistema que cuente con una plataforma giratoria para poder envolver la carga, del mismo modo, este sistema debía contar con un equipo que alimente de stretch film durante el proceso de envoltura. Para poder envolver toda la altura de la carga se requería que este equipo alimentador tuviera un desplazamiento vertical, para ello se diseñó una 5 estructura en forma de torre que serviría de carril para el desplazamiento del equipo alimentador. El sistema requiere de dos motorreductores trifásicos: uno para el giro de la plataforma giratoria y el otro para el desplazamiento del equipo alimentador. Las velocidades de giro de estos motorreductores podrán controlarse a través de variadores de velocidad, para ello se utilizó dos variadores de velocidad (Sinamics G-110 Siemens), los cuales son controlados por medio de sus puertos digitales (encendido/ apagado e inversión de giro) y analógicos (variación de frecuencia de trabajo) conectados a un PLC S7-200 de Siemens con un módulo de expansión analógica EM-235. / Tesis

Una incubadora proporciona un microambiente favorable para neonatos que necesitan cuidados especiales. Por esta razón, el Grupo de Investigación y Desarrollo de Equipos Médicos y Sistemas (GIDENS) de la Pontificia Universidad Católica del Perú viene desarrollando un Prototipo de Equipo Telemédico de Soporte de Vida Neonatal (ESVIN); una de las carencias que presenta este prototipo es el control de temperatura de piel o también llamado modo servocontrolado, esto se debe a que el algoritmo de control de temperatura aún no ha sido desarrollado. El presente trabajo de tesis tiene como objetivo el diseño y la implementación de un algoritmo de control de temperatura corporal neonatal con un error menor a 0.7 º C en condición de estabilidad térmica y en un rango de temperatura que va de 35 º C a 37 º C, ambos según la norma IEC 60601-2-19. En la primera etapa del desarrollo y previo análisis de la Planta, se obtuvieron los parámetros PID para un controlador digital, se diseñó e implementó un primer algoritmo de control y se realizaron tres ensayos que demuestran que el error en estado de estabilidad térmica es menor que 0.7º C en un rango de control de 35º C a 37º C, además las temperaturas mostradas en la pantalla del prototipo ESVIN van de 24º C hasta 40º C. En la segunda etapa se realizaron dos ensayos, en cada uno de ellos se llevó a cabo el rediseño e implementación del algoritmo de control con el fin de corregir el sobreimpulso y realizar el calentamiento de la Planta a razón aproximada de 1º C / hora. Finalmente el resultado fue el control de temperatura de piel en un rango de 35º C a 37º C con un error de 0.247º C y se logró calentar 2.5º C en dos horas. De esta manera se contribuyó a culminar con el modo servocontrolado del prototipo ESVIN.