Experimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico

Este proyecto de investigación muestra la implementación de controladores digitales clásicos dentro de un sistema embebido para controlar la temperatura de un sistema térmico. El sistema embebido seleccionado fue el computador de placa reducida Raspberry Pi 2 B+ junto con una tarjeta Arduino UNO. En...

Full description

Autores:
MORENO GARCIA, FRANCISCO ERNESTO
Medina Delgado, Byron
Sepúlveda Mora, Sergio
Castro, Sergio
Fuentes, José
Tipo de recurso:
Article of journal
Fecha de publicación:
2018
Institución:
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
Repositorio:
Repositorio Digital UFPS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.ufps.edu.co:ufps/884
Acceso en línea:
http://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/884
https://doi.org/10.18273/revuin.v17n1-2018008
Palabra clave:
Arduino UNO
controlador PID
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Rights
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License
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description Este proyecto de investigación muestra la implementación de controladores digitales clásicos dentro de un sistema embebido para controlar la temperatura de un sistema térmico. El sistema embebido seleccionado fue el computador de placa reducida Raspberry Pi 2 B+ junto con una tarjeta Arduino UNO. En la etapa de medición se desarrolló el hardware para transmitir los datos de la temperatura desde la termorresistencia PT-100 hacia la Raspberry Pi. Para la etapa de implementación computacional se desarrolló unalgoritmo para los diferentes controladores y con base en este, se programaron los controladores en Python 2.7. Para el actuador se diseñó una etapa de potencia que convierte el voltaje ac en un voltaje dc, a partir deuna señal PWM. Este voltaje dc se utiliza para alimentar una resistencia térmica que es la que se encarga de ejecutar la acción de control del sistema. Con la implementación de los tipos de controladores se realizó un análisis comparativo destacando las características más relevantes del sistema para cada tipo de controlador y permitiendo evaluar también el rendimiento de la Raspberry Pi. Con base en los resultados obtenidos en la ejecución del proyecto, se concluye la viabilidad paracontrolar sistemas térmicos bajo diferentes tipos de controladores embebidos en la Raspberry Pi y con la posibilidad de desarrollar estrategias de control inteligente para futuros proyectos, a través deherramientas de software y hardware libre.
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Para la etapa de implementación computacional se desarrolló unalgoritmo para los diferentes controladores y con base en este, se programaron los controladores en Python 2.7. Para el actuador se diseñó una etapa de potencia que convierte el voltaje ac en un voltaje dc, a partir deuna señal PWM. Este voltaje dc se utiliza para alimentar una resistencia térmica que es la que se encarga de ejecutar la acción de control del sistema. Con la implementación de los tipos de controladores se realizó un análisis comparativo destacando las características más relevantes del sistema para cada tipo de controlador y permitiendo evaluar también el rendimiento de la Raspberry Pi. Con base en los resultados obtenidos en la ejecución del proyecto, se concluye la viabilidad paracontrolar sistemas térmicos bajo diferentes tipos de controladores embebidos en la Raspberry Pi y con la posibilidad de desarrollar estrategias de control inteligente para futuros proyectos, a través deherramientas de software y hardware libre.This research project shows the implementation of classic digital controllers in an embedded system to control the temperature of a thermal system. The embedded system selected was in the computer board Raspberry Pi 2 B+ together with an ONE Arduino board. In the measurement stage the hardware was developed for to transmit the temperature data from the PT-100 thermometer resistance towards the Raspberry PI.For the implementation of the computational stage was developed an algorithm for the different controllers and based on this the controllers were programmed in Python 2.7. For the actuator a power stage was designed that converts the ac voltage into a voltage dc, from a PWM signal. This dc voltage is used to feed a thermal resistance that is responsible for executing the control action of the system. With the implementation of the types of controllers, a comparative analysis was realized highlighting the most relevant characteristics for each type of controller and allowing to also evaluate the performance of the Raspberry Pi. Based on the results obtained in the execution of the project, it concluded the feasibility to control thermal systems under different types of controllers embedded in the Raspberry Pi and withthe possibility of developing intelligent control strategies for futures projects, through the use of software tools and free hardware.11 páginasapplication/pdfspaRevista UIS IngenieríasColombiaRevista UIS IngenieríasVol.17 No.1.(2018)921(2018)8117Garcia, F. E. M., Delgado, B. M., Castro, S., Fuentes, J., & Mora, S. S. (2018). Experimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico. Revista UIS Ingenierías, 17(1), 81-92.Revista UIS IngenieríasLos autores conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado bajo la Licencia Creative Commons Atribución-NoDerivadas 4.0 Internacional. que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en la Revista UIS Ingenierías.info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://revistas.uis.edu.co/index.php/revistauisingenierias/article/view/6272Experimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmicoExperimentation of classic digital controllers in an embedded system applied in a thermal processArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Arduino UNOcontrolador PIDsistema térmicoraspberry PiONE arduinoPID controllerthermal system"The Raspberry Pi computer goes on general sale - BBC News", BBC News, 2012. [Online]. Available: http://www.bbc.com/news/technology-17190918. [Accessed: 13- Mar- 2017]."Raspberry Pi FAQs - Frequently Asked Questions", Raspberry Pi, 2017. [Online]. Available: https://www.raspberrypi.org/help/faqs/. [Accessed: 13- Mar- 2017].J. Celis Peñaranda, C. Escobar Amado, S. Sepúlveda Mora, S. Castro Casadiego, B. Medina Delgado and J. Ramírez Mateus, "Control adaptativo para optimizar una intersección semafórica basado en un sistema embebido", Ingeniería y Ciencia, vol. 12, no. 24, pp. 169-193, 2016.A. Ghosh, "Intelligent appliances controller using Raspberry Pi", 2016 IEEE 7th Annual Information Technology, Electronics and Mobile Communication Conference (IEMCON), 2016.M. Kalúz, Ľ. Čirka, R. Valo and M. Fikar, "ArPi Lab: A Low-cost Remote Laboratory for Control Education", IFAC Proceedings Volumes, vol. 47, no. 3, pp. 9057-9062, 2014.C. Micklisch and H. 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Alfaro Ruíz, "MÉTODOS DE SINTONIZACIÓN DE CONTROLADORES PID QUE OPERAN COMO REGULADORES", Revista Ingeniería, vol. 12, no. 1-2, 2011.ORIGINALExperimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico.pdfExperimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico.pdfapplication/pdf855924https://repositorio.ufps.edu.co/bitstream/ufps/884/1/Experimentaci%c3%b3n%20de%20controladores%20digitales%20cl%c3%a1sicos%20en%20un%20sistema%20embebido%20aplicado%20en%20un%20proceso%20t%c3%a9rmico.pdfe1587f7027e803c82811f30d477c2caeMD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.ufps.edu.co/bitstream/ufps/884/2/license.txt2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52open accessTEXTExperimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico.pdf.txtExperimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado 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