Sistemas de control y automatización

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- Sensores, para adquirir información.

- Controladores, para proveer decisiones y órdenes.

- Actuadores para ejecutar comandos de control.

- Comunicación de la red, para permitir el intercambio de información.

La aplicación del PID en NCS tiene algunas ventajas como estrategias de tolerancia a fallos de control, recopilación y procesamiento eficaz de los datos de los sensores en tiempo real, entre otras, con el fin de aprovechar las ventajas de la red. Los NCS son capaces de fusionarse entre sí para tomar decisiones inteligentes en grandes espacios físicos.

- No linealidad

Algunos de los desafíos para los controladores PID es que la planta que se necesita controlar no se comporte de manera lineal. En otras palabras, la salida para una entrada dada no exhibe una respuesta lineal. Algunos ejemplos de no linealidad son las zonas muertas, las saturaciones y la histéresis. Otro desafío es que la dinámica de las plantas también podría cambiar con el tiempo.

Esto puede ocurrir debido a cambios en las cargas de la planta, desgaste normal, o efectividad mecánica en elementos mecánicos. Para compensar el comportamiento de la planta cambiando con el tiempo, necesita usuarios expertos para recalibrar sus ganancias de PID, lo que incrementa los costos tanto de mano de obra como de tiempo de inactividad.

- Modelo de control predictivo

El objetivo general del modelo de control predictivo es optimizar, basado en una trayectoria (de cualquier planta o instrumento) calculada de una variable futura x, determinar o predecir el comportamiento futuro de la producción y. la optimización se realiza dentro de un tiempo limitado, con información de producción al comienzo de la ventana de tiempo.

- PID analítico

Una de las dificultades actuales con los controladores PID es el ajuste de ganancia. Ya que a menudo se requiere de un operador experimentado para afinar los controladores y asegurar que el sistema sea estable. Mediante el uso de la funcionalidad analítica PID, puede diseñar sus ganancias PID. Puede encontrar las ganancias correctas antes de poner el controlador en funcionamiento.

Encontrar los valores apropiados para las ganancias del controlador PID es un proceso conocido como ajuste del controlador. Por lo general, un proceso ad-hoc, PID sintonización implica ensayo y error. Con las bibliotecas PID analíticas incluidas en el módulo de diseño y simulación de LabVIEW, tiene las herramientas para encontrar conjuntos de valores de ganancia PID automáticamente para un modelo de usuario determinado, lo que garantiza la estabilidad del circuito cerrado del sistema.

También puede introducir valores de ganancia mínima y margen de fase para especificar las restricciones de rendimiento opcionales en el controlador PID.

- APLICACIONES DE LOS CONTROLADORES PID

Anteriormente hemos observado que la función principal de los controladores PID se centran en controlar sistemas. A continuación veremos algunas de las aplicaciones más relevantes de los mismos:

Una de las aplicaciones más desarrolladas en los últimos tiempos es la utilización de los controladores PID para desarrollar vehículos (especialmente carros) inteligentes.

Mediante la utilización de un algoritmo PID adaptativo y sensores, como por ejemplo: sensores de rayos infrarrojos es posible distinguir las líneas blancas del pavimento negro de las calles, con lo cual se puede mantener el vehículo en un carril específico. Además, mediante acelerómetros

Otro campo de aplicación de los PID, es la levitación magnética. El sistema de levitación magnética es un tema importante en cuanto a transporte y soporte de estabilidad se refiere. La imponente presencia de no linealidad y la incertidumbre de los parámetros dificultan el control de la posición y estabilización a través del controlador de retroalimentación convencional.

Para superar este problema, se propone un controlador adaptativo proporcional integral y derivado (APID), basado en el control adaptativo de referencia del modelo (MRAC por sus siglas en ingles). Este proyecto está siendo desarrollado por el MIT, y actualmente de manera experimental utiliza la regla del MIT para el mecanismo de adaptación. Este es un estándar desarrollado en dicho instituto para desarrollar un algoritmo adaptativo.

- CONCLUSIONES

De acuerdo a la investigación realizada, los sistemas de control han sido de gran impacto para el desarrollo de la sociedad, ya que estos poseen varias tecnologías para su aplicación como: eléctrica, informática, electrónica y las comunicaciones, implementando la ciencia e ingenierías para satisfacer las necesidades personales como laborales.

Por lo visto, los controladores PID permiten desarrollar la respuesta de un sistema, aunque su respuesta no sea siempre óptima. Un controlador PID permite que la respuesta de un sistema pueda llegar a tener un error nulo. Estos controladores mostraron ser robustos en muchas aplicaciones y son los que más se utilizan en la industria.

REFERENCIAS

Manish Gharte. (16 de Marzo del 2016). Automation of soap windscreen washer filling machine with PLC and LabVIEW. 06 de Julio de 2017, de IEEE Xplore Sitio web: http://ieeexplore.ieee.org/document/7877630/

Haroon Wardak,Sami Zhioua,Ahmad Almulhem. (23 de Marzo de 2017). PLC access control: a security analysis. 06 de Julio de 2017, de IEEE Xplore Sitio web: http://ieeexplore.ieee.org/document/7882935/

B. Singh and V. Kumar, "A real time application of model reference adaptive PID controller for magnetic levitation system," 2015 IEEE Power, Communication and Information Technology Conference (PCITC), Bhubaneswar, 2015, pp. 583-588. 06 July 2017, de IEEE Xplore Sitio web:

G. Singh, A. Agarwal, R.K. Jarial, V.Agarwal, M.Mondal. (27 de Junio de 2013). PLC controlled elevator system. 06 de Julio de 2017, de IEEE Xplore Sitio web: http://ieeexplore.ieee.org/document/6547517/

Ahmed A. Abdelrauf,M. Abdel-Geliel,E. Zakzouk. (09 January 2017). Adaptive PID controller based on model predictive control. 06 July 2017, de IEEE Xplore Sitio web: http://ieeexplore.ieee.org/document/7873803/

Guofang Gao, Dengfeng Cao. (08 de Septiembre de 2016). Desing of Constant Pressure Water Supply System for a Residential District Based on