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Diseño conceptual de sistema automatizado de prueba para ruedas delanteras de camiones eléctricos de 300 toneladas de carga para mineríaBalvín Bellido, Álvaro Javier 13 May 2021 (has links)
El presente trabajo se centró en la necesidad de desarrollar sistemas estándares para la prueba
de componentes rotativos pertenecientes a equipos de maquinaria pesada y tuvo como
objetivos los de investigar acerca de las necesidades, requerimientos y características
necesarias de un sistema de simulación dinámica de funcionamiento de ruedas, para
posteriormente plantear y definir un concepto de solución adecuado para un banco de pruebas
automatizado de ruedas delanteras de camiones mineros que pueda satisfacer las pautas
planteadas y permita comprobar el correcto funcionamiento de estos componentes.
Luego de definir las exigencias del contexto en el que se propuso para el sistema
automatizado, se procedió a definir los diferentes conceptos de solución disponibles para la
propuesta, para los cuales se realizó primero una definición del estado de las tecnologías
relacionadas con las que se cuentan actualmente.
Para el desarrollo de los conceptos de solución y selección del modelo final, se adaptó la
metodología de sistemas técnicos y productos (VDI 2221). Finalmente, se realizó un análisis
técnico-económico para elegir a la solución que sea la más óptima, siendo esta considerada
como la opción que cuente con un balance homogéneo entre beneficios técnicos y
económicos.
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Desarrollo de un sistema de control neuro-difuso de la distribución de agua en un tramo de un canal principal de riegoCalderón Mendoza, Edwin Milton 10 September 2014 (has links)
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. / Tesis
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Sintonización de un controlador PID utilizando algoritmos genéticos aplicada a una planta concentradora de cobreMartínez Ordoñez, Renato Javier 04 May 2021 (has links)
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.
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A theoretical model of a laboratory-scale ethanol distillation columnAguinaga Morón, María Fernanda 11 May 2021 (has links)
En la producción química moderna, los procesos de destilación son frecuentemente utilizados como método de separación de líquidos. Modelar una columna de destilación nos permite predecir el comportamiento del sistema. El modelado de sistemas es una importante, y sin embargo a veces descuidada, disciplina de la ingeniería de control. Esta tesis de maestría se centra en el modelado de la columna de destilación a escala de laboratorio situada en el Instituto de automatización de la Universidad Técnica de Ilmenau. Esta columna, utilizada principalmente para la enseñanza y la investigación, separa el etanol y el agua en diez etapas. El modelo teórico del sistema se realiza utilizando el modelo de primeros principios (FPM), principalmente las ecuaciones MESH para representar las ecuaciones altamente no lineales, que incluyen el equilibrio de masa, las relaciones de fase de equilibrio, las ecuaciones de sumatoria y el equilibrio de energía para cada etapa. Para ilustrar cómo se comporta el modelo de la columna de destilación, este trabajo presenta simulaciones de las concentraciones por etapa y de la temperatura a lo largo de la columna. Así mismo, los resultados se comparan con el modelo de McCabe-Thiele y con temperaturas experimentales lo cual muestra buenos resultados. En el caso de la comparación con McCabe-Thiele, ambas fracciones molares líquidas x1McT = 0:035 mol=mol y x1Sim = 0:048 mol=mol son más pequeñas que la
requerida xB = 0:1, el error es dado porque las concentraciones en las etapas iniciales
son más influenciadas por las suposiciones de la alimentación y las condiciones iniciales de la columna. Sin embargo, para el tope de la columna las fracciones molares finales son x10McT = 0:885 mol=mol y x10Sim = 0:890 mol=mol, valores mucho más cercanos al requerido xD = 0:9. Para las fracciones molares de vapor, y1McT = 0:334 mol=mol y y1Sim = 0:384 mol=mol se diferencian en 14% dado que no tienen un punto de inicio compartido. Sin embargo, más importante, para el tope de la columna las fracciones molares finales son y10McT = 0:901 mol=mol y y10Sim = 0:9060 mol=mol, y el promedio del error en la totalidad de la columna es de _error = 0:0028 para los datos disponibles. En el caso de la comparación contra la temperatura experimental, los errores más grandes se encontraron en las etapas del medio, como era esperado, debido a que la temperatura de la alimentación (etapa 5) afecta esa etapa y las cercanas a esta. Sin embargo, esto no afectará los resultados generales de la simulación dado que las temperaturas finales para el fondo de la columna son Tf1Mod = 85:6°C y Tf1Exp = 85:8°C. Y para el tope de la columna, Tf10Mod = 78:5°C y Tf10Exp = 78:7°C, ambos más altos que el punto de ebullición del ethanol y más bajos que el punto de ebullición del agua. Para mejorar las simulaciones, habría que hacer más experimentos en la planta utilizando un cromatógrafo de gases y sensores de temperatura y presión. / In modern chemical production, distillation processes are often used for liquid separation.
Modeling a distillation column allows us to predict the system's behavior. System modeling
is an important, and yet sometimes neglected, discipline of control engineering. This
master's thesis is focused on modeling the laboratory-scale distillation column located
in the Institute of Automation and Systems Engineering at the Technical University of
Ilmenau. This column, mainly used for teaching and research, separates ethanol and
water in ten stages. The theoretical model of the system is found using a rst principle
model (FPM), mainly the MESH equations to present the highly nonlinear equations,
that include the mass balance, the equilibrium phase relationships, the summation equations,
and the energy balance for each stage, resulting in the di erential equations of the
system dynamics. To illustrate how the model of the distillation column behaves, this
work presents the simulations of the concentrations per stage and of the temperature
along the column. As well, the results are compared with the McCabe-Thiele model of
the system and with experimental temperatures which show good results. In the case
of the comparison with McCabe-Thiele, both initial liquid mole fractions x1McT = 0:035
mol=mol and x1Sim = 0:048 mol=mol are smaller than the required xB = 0:1, the present
error is because the concentrations in the initial stages is mostly in
uenced by the assumptions
of the feed concentration and initial conditions of the column. However,
for the top of the column the nal mole fractions are x10McT = 0:885 mol=mol and
x10Sim = 0:890 mol=mol, values that are much closer to the required value of xD = 0:9.
For the vapor mole fractions, y1McT = 0:334 mol=mol and y1Sim = 0:384 mol=mol di er
in 14% since there is no shared starting point. However, more importantly, for the top
of the column the nal mole fractions are y10McT = 0:901 mol=mol and y10Sim = 0:9060
mol=mol, and the mean of the error along the column is error = 0:0028 for the available
data. In the case of the temperature comparison of the model against experimental
available data, the bigger errors in the temperature were given in the middle stages, as
expected, since the temperature of the feed (in stage 5) a ects that stage and the ones
above and below it. However, this will not a ect the overall simulation results since
the nal temperatures for the bottom tray are Tf1Mod = 85:6°C and Tf1Exp = 85:8°C.
And for the top tray, Tf10Mod = 78:5°C and Tf10Exp = 78:7°C, both higher than the
ethanol boiling point and lower than the water boiling point. In order to improve the
simulations, more experiments should be made in the plant using a gas chromatograph
and temperature and pressure sensors. / In der modernen chemischen Produktion werden Destillationsprozesse h au g als Methode zur Fl ussigkeitstrennung eingesetzt. Die Modellierung einer Destillationskolonne erm oglicht die Vorhersage des Systemverhaltens. Systemmodellierung ist eine wichtige, aber manchmal vernachl assigte Disziplin der Regelungstechnik. Diese Masterarbeit besch aftigt sich mit der Modellierung der Destillationskolonne im Laborma stab, die sich im Institut Automatisierungs- und Systemtechnik der Technischen Universit at Ilmenau be ndet. Diese Kolonne, die meistens zu Lehr- und Forschungszwecken eingesetzt wird, trennt Ethanol und Wasser in zehn Stufen. Das theoretische Modell des Systems wird unter Verwendung des ab-initio-Modellen (FPM) erstellt, haupts achlich der MESHGleichungen zur Darstellung der hochgradig nichtlinearen Gleichungen, die die Massenbilanz, die Gleichgewichtsphasenbeziehungen, die Summationsgleichungen und die Energiebilanz f ur jede Stufe umfassen. Um zu veranschaulichen, wie sich das Modell der Destillationskolonne verh alt, werden in dieser Masterarbeit Simulationen der Konzentrationen pro Stufe und der Temperatur entlang der Kolonne vorgestellt. Au erdem werden die Ergebnisse mit dem McCabe-Thiele-Modell des Systems und mit experimentellen Temperaturen verglichen, die gute Ergebnisse zeigen. Beim Vergleich mit McCabe-Thiele sind beide anf anglichen Fl ussigkeitsmolanteile x1McT = 0:035 mol=mol und x1Sim = 0:048 mol=mol kleiner als die geforderte xB = 0:1, der vorliegende Fehler ist darauf zur uckzuf uhren, dass die Konzentrationen in den Anfangsstufen haupts achlich von den Annahmen der Zulaufkonzentration und den Anfangsbedingungen der Kolonne beein usst werden. F ur den Kopf der Kolonne betragen die endg ultigen Molfraktionen jedoch x10McT = 0; 885 mol=mol und x10Sim = 0; 890 mol=mol, Werte, die viel n aher am erforderlichen Wert von xD = 0; 9 liegen. F ur die Dampfmolanteile y1McT = 0:334 mol=mol und y1Sim = 0:384 mol=mol unterscheiden sich um 14%, da es keinen gemeinsamen Startpunkt gibt. Wichtiger ist jedoch, dass f ur den oberen Teil der S aule die endg ultigen Molenbr uche y10McT = 0:901 mol=mol und y10Sim = 0:9060 mol=mol sind und der Mittelwert des Fehlers entlang der S aule error = 0:0028 f ur die verf ugbaren Daten ist. Beim Temperaturvergleich des Modells mit den verf ugbaren experimentellen Daten wurden die gr o eren Fehler bei der Temperatur in den mittleren Stufen angegeben, wie erwartet, da die Temperatur des Vorschubs (in Stufe 5) diese Stufe und die dar uber und darunter liegenden beein usst. Dies hat jedoch keinen Ein uss auf die Gesamtsimulationsergebnisse, da die Endtemperaturen f ur die untere Schale Tf1Mod = 85:6°C und Tf1Exp = 85:8°C sind. Und f ur die obere Schale sind Tf10Mod = 78; 5°C und Tf10Exp = 78; 7°C, beide h oher als der Ethanol-Siedepunkt und niedriger als der Wasser- Siedepunkt. Um die Simulationen zu verbessern, sollten weitere Versuche in der Anlage mit einem Gaschromatographen und Temperatur- und Drucksensoren durchgef uhrt werden.
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Reliable autonomous vehicle control - a chance constrained stochastic MPC approachPoma Aliaga, Luis Felipe 19 June 2017 (has links)
In recent years, there is a growing interest in the development of systems capable of performing
tasks with a high level of autonomy without human supervision. This kind of systems are known as
autonomous systems and have been studied in many industrial applications such as automotive,
aerospace and industries. Autonomous vehicle have gained a lot of interest in recent years and have
been considered as a viable solution to minimize the number of road accidents. Due to the
complexity of dynamic calculation and the physical restrictions in autonomous vehicle, for example,
deterministic model predictive control is an attractive control technique to solve the problem of
path planning and obstacle avoidance. However, an autonomous vehicle should be capable of driving
adaptively facing deterministic and stochastic events on the road. Therefore, control design for
the safe, reliable and autonomous driving should consider vehicle model uncertainty as well
uncertain external influences. The stochastic model predictive control scheme provides the
most convenient scheme for the control of autonomous vehicles on moving horizons, where chance
constraints are to be used to guarantee the reliable fulfillment of trajectory constraints and
safety against static and random obstacles. To solve this kind of problems is known as chance
constrained model predictive control. Thus, requires the solution of a chance constrained
optimization on moving horizon. According to the literature, the major challenge for solving chance
constrained optimization is to calculate the value of probability. As a result, approximation
methods have been proposed for solving this task.
In the present thesis, the chance constrained optimization for the autonomous vehicle is solved
through approximation method, where the probability constraint is approximated by using a smooth
parametric function. This methodology presents two approaches that allow the solution of chance
constrained optimization problems in inner approximation and outer approximation. The aim of this
approximation methods is to reformulate the chance constrained optimizations problems as a sequence
of nonlinear programs. Finally, three case studies of autonomous vehicle for tracking and obstacle
avoidance are presented in this work, in which three levels probability of reliability are
considered
for the optimal solution. / 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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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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Design of a mobile robot’s control system for obstacle identification and avoidance using sensor fusion and model predictive controlBarreto Guerra, Jean Paul 14 October 2017 (has links)
The aim of this master thesis is to design a control system based on model predictive
control (MPC) with sensor data fusion for obstacle avoidance. Since the amount of
obtained data is larger due to multiple sensors, the required sampling time has to be
larger enough in comparison with the calculation time of the optimal problem. Then
it is proposed a simplification of the mobile robot model in order to reduce this optimization
time.
The sensor data fusion technique uses the range information of a laser scanner and
the data of a mono-camera acquired from image processing techniques. In image processing
different detection algorithms are proposed such as shape and color detection.
Therefore an estimation of the obstacles dimension and distance is explained obtaining
accurate results.
Finally a data fusion for obstacle determination is developed in order to use this
information in the optimization control problem as a path constraint. The obtained
results show the mobile robot behavior in trajectories tracking and obstacle avoidance
problems by comparing two different sampling times. It is concluded that the mobile
robot reaches the final desired position while avoiding the detected obstacles along the
trajectory. / Ziel dieser Masterarbeit ist, einen Steuerungsentwurf auf Basis der modellprädiktiven
Regelung (MPC) mit Sensordatenfusion und zur Hindernisvermeidung. Da die Menge
der erhaltenen Daten aufgrund mehrerer Sensoren größer ist, muss die erforderliche
Abtastzeit im Vergleich zur Rechenzeit des optimalen Problems größer sein. In der
Arbeit wird eine Vereinfachung des mobilen Robotermodells vorgeschlagen, um diese
Optimierungszeit zu reduzieren.
Die Sensordaten-Fusionstechnik verwendet die Bereichsinformation eines Laserscanners
und die Daten einer Monokamera, die durch Bildverarbeitungstechniken gewonnen
werden. Bei der Bildverarbeitung werden verschiedene Erfassungsalgorithmen
vorgeschlagen, wie z. B. Muster- und Farbdetektion. Eine Schätzung der Hindernisdimension
und -distanz wird erklärt, um genaue Ergebnisse zu erzielen.
Schließlich wird eine Datenfusion zur Hindernisbestimmung entwickelt, um diese Information
im Optimalsteuerungsproblem als Pfadbeschränkung zu nutzen. Die erzielten
Ergebnisse zeigen das Verhalten des mobilen Roboters bei Trajektorienverfolgungsund
Hindernisvermeidungsproblemen, indem zwei verschiedene Abtastzeiten verglichen
werden. Es wird gefolgert, dass der mobile Roboter die endgültige gewünschte Position
erreicht, während die erkannten Hindernisse entlang der Trajektorie vermieden
werden. / Tesis
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Diseño de un sistema de control neural para el monitoreo y control de calidad en una columna de destilación de multicomponentesDávila Tapia, Segundo Feliberto 05 December 2013 (has links)
Los sistemas de destilación, desde hace muchas décadas, vienen siendo ampliamente usados
en la industria de procesos químicos, especialmente en refinerías y procesos de acondicionamiento y
tratamiento de gas natural. Los objetivos típicos en estos sistemas están asociados al cumplimiento de
especificaciones sobre la calidad de los productos, y para lo cual usualmente se cuenta con analizadores
online para monitoreo de estas especificaciones como es el caso de cromatógrafos, así como análisis en
laboratorio mediante técnicas específicas. / Tesis
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Factibilidad del cambio de sistema de control de mina en la unidad minera de ToquepalaOlazábal Mora, Javier Octavio 26 May 2015 (has links)
El presente trabajo justifica la factibilidad y viabilidad económica del cambio
tecnológico de pasar de un Sistema de Control de Mina que fue el “Modular” a un
sistema de control de mina mucho mas interactivo, moderno y con tecnología de punta
de nombre Minestar. Las decisiones que motivaron este cambio son básicamente el
incremento en la flota de la mina, el cambio de sistema de transporte de mineral
mediante fajas, el obsoleto sistema de dinámico de distribución de volquetes que tiene
el sistema Modular, mala distribución de los volquetes para abastecer combustible,
Perforadoras eléctricas perdían señal y conectividad con el GPS y Satélites al perforar
especialmente en la parte del fondo de mina (Fase 3), cabe recordar que el Sistema
de control de Mina Modular es un sistema de una tecnología 20 años atrás. La tesis
consiste en describir el sistema actual y el sistema que se está implementando y dar
una justificación económica del cambio tecnológico expresado en producción,
productividad y horas hombres, reduciendo costos de minado por tonelada.
Este proyecto empezó en Febrero del 2013, primero en una fase de instalación del
hardware a todos los equipos de mina ya sea Palas, Volquetes, Perforadoras, Trenes
y Equipo Auxiliar. Asimismo a la par se construyó y diseño la nueva oficina de Control
de mina y se instaló la red de satélites, repetidores que comprende toda la tecnología
del sistema. En Julio del 2013 el sistema Minestar operaba a la par con el sistema
oficial que era el “Modular”. En esa etapa se determinó las falencias del programa,
cobertura de comunicación en toda la mina y ajustes a las particularidades de la Mina
ya sea Trenes, Volquetes Komatsu (ya que es un sistema de Caterpillar se buscó la
compatibilidad entre ambos). Desde Enero del 2014 ya se encuentra implementado y
en funcionamiento al 100% comandando todos los equipos de la mina.
Se pudo notar con el nuevo sistema que había una mejor distribución de los volquetes,
productividad y por ende esto se reflejaba en una mayor producción y reducción de
costos de minado el cual justifica el cambio tecnológico y la inversión.
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