CONTROL PID Y FUZZY

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA,  UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE  SANTANDER

                 LABORATORIO DE SISTEMAS TÉRMICOS  GRUPO B1 –  SUBGRUPO 05

16  FEBRERO DEL 2015, II  SEMESTRE ACADÉMICO DE 2015

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LABORATORIO 8: CONTROL PID Y FUZZY

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de control son de vital importancia en procesos industriales pues se requiere siempre tener vigilado una o varias variables que pueden afectar radicalmente la producción, calidad, estado, etc., de los productos o servicios brindados por una empresa.

En este informe se muestran los resultados de practicar controles PI (programado y con toolkit) y control Fuzzy para estabilizar la temperatura del aire del banco de pruebas mediante el uso del PWM a una resistencia térmica, ambos son sistemas de control de lazo cerrado cuyos datos de entrada provenían de un sensor de temperatura LM35.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar un análisis comparativo entre los sistemas de control PI-programado y PI-toolkit y, entre PI-toolkit y Fuzzy.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar una descripción del proceso de creación de los controles, sus características y cómo se llega a una solución que cumple con el SetPoint impuesto al sistema a controlar.

Analizar el comportamiento y respuesta del sistema con cada uno de los controles utilizados.

Escoger el control más fácil de configurar y el que haya mostrado mayor eficiencia para mantener la temperatura en el SetPoint.

PROCEDIMIENTO

Vista transversal del banco utilizado para la práctica

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Conexión LM35-Arduino

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Componentes del banco:

• LM35: Sensor de temperatura que envía voltaje al Arduino mediante un puerto Análogo, la señal es convertida a digital por el microprocesador y se debe hacer una “traducción” de la lectura en el programa, es decir,  relacionar el voltaje leído con la temperatura que se obtiene al observar el Datasheet del sensor.
• Arduino: Microprocesador para hacer lectura del sensor y para controlar la potencia emitida por la resistencia por medio del PWM.
• Computador: Es el que permite visualizar el comportamiento del sistema con LabView.
• Ventilador: Proporciona el flujo de aire que se va a calentar.
• Resistencia Eléctrica: Calienta el aire a estudiar, varia su potencia según la señal PWM dada por el Arduino.
• Relé de estado sólido: Es la unión entre el circuito de control y el circuito de potencia. Cumple las órdenes del Arduino para permitir la modulación por ancho de pulso y de esta forma modificar la potencia de la resistencia.
• Interruptores: Existen 2 interruptores en el banco, uno para proveer de energía eléctrica a la resistencia y el otro para encender el ventilador.

Procedimiento para la realización del control.

1. Conecte el LM35 al Arduino y ubíquelo en el orificio del banco que lleva al flujo de aire para hacer las lecturas de la temperatura.
2. Haga las conexiones entre el relé de estado sólido y el Arduino a tierra y a un pin con PWM, verifique que la conexión entre el relé y la resistencia se encuentre bien.
3. Cargue el LIFAbase al Arduino, cierre el IDE de Arduino y abra las interfaces de Labview ya creadas para el control de temperatura.
4. Conecte el banco a la red eléctrica.
5. Encienda los interruptores del ventilador y la resistencia.
6. Ponga los parámetros tales como pines, puerto COM, tipo de Arduino y demás, requeridos en la interfaz de Labview, de igual forma configure el SetPoint y las constantes proporcional e integral para los controles PI.
7. Empiece a correr la interfaz del PI-toolkit y observe el comportamiento del sistema para del mismo modo poder tantear las constantes que harán que el sistema llegue al SetPoint.
8. Una vez encontradas las constantes, observe y guarde la grafica del comportamiento del sistema.
9. Apague la resistencia y espere a que la temperatura del aire se normalice con la temperatura ambiente.
10. Repita los pasos 5 a 8 para el control PI-programado y para el control Fuzzy, ambos con el mismo SetPoint del PI-toolkit.
11. Apague los interruptores y desconecte el banco.
12. Desmonte la instalación y organice el banco.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Observaciones generales:

Se decide utilizar controles PI puesto que los sistemas térmicos tienen una inercia considerable que hace que el sistema no cambie rápidamente su estado, por ello, no se utiliza la constante derivativa ya que esta permite que el control reaccione rápidamente ante cambios bruscos.

Para todos los controles se utiliza el SetPoint 45°C y para las constantes son iguales  correspondientes a los controles PI.

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