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Este artículo presenta el diseño e implementación de un sistema de control de velocidad y posición para un motor de corriente continua (12VDC – 200RPM) que consta de una interfaz en MATLAB® que se comunica con un microcontrolador ARM® de 32Bits programado en la plataforma MBED®. El usuario, a través de la interfaz gráfica, puede realizar el proceso de diseño de un sistema de control desde la adquisición de los datos para identificar la planta hasta la simulación del sistema directamente en el motor. Esto permite que el usuario visualice rápidamente el funcionamiento del controlador recién diseñado y pueda realizar los ajustes y sintonización del mismo. El equipo se utiliza actualmente como ayuda didáctica en la Universidad de los Llanos, esto ha contribuido a que el proceso de enseñanza sea más práctico y que se apliquen los fundamentos de la teoría de control más allá de la simulación en Matlab

[EN] In this work, a simple Simulink® model of a conductivity control system, based on a Smith’s predictor, is presented. This model has three main didactic outcomes. First, it allows to show to the students how a computational tool can be used to solve problems that would require a fair amount of work if they were solved analytically. Second, it allows to present an example of advanced controller: the Smith’s predictor. Finally, using this model, students can “play” with the system in order to study the effect of the different system and controller parameters on the performance of the controlled system., [ES] En este trabajo se presenta un modelo sencillo de Simulink de un sistema de control de conductividad, basado en un predictor de Smith. Este modelo tiene tres objetivos didácticos principales. En primer lugar, permite mostrar a los estudiantes cómo se puede usar una herramienta computacional para resolver problemas que requerirán una cantidad considerable de trabajo si se resolvieran analíticamente. En segundo lugar, permite presentar un ejemplo de controlador avanzado: el predictor de Smith. En último lugar, empleando este modelo los estudiantes pueden "jugar" con el sistema para estudiar el efecto de los diferentes parámetros del sistema y del controlador sobre el desempeño del sistema controlado., The authors are very grateful to the Generalitat Valenciana and to the European Social Fund, for their economic support in the form of Vali+d postdoctoral grant (APOSTD-2018- 001)

[Resumen] El conocido controlador denominado PID (Proporcional + Integral + Derivativo) ha sido –y continúa siendo– muy empleado en los diferentes lazos de control, independientemente del ámbito. El presente documento posee un enfoque eminentemente didáctico, centrado en el diseño de este tipo de controladores. Después de una breve introducción, se desarrollan tres metodologías de diseño. La primera aborda el ajuste empírico de reguladores PID o simplificaciones, tanto en lazo abierto como cerrado. Se continúa con la explicación de diseño de controladores mediante el lugar de las raíces. Como tercer procedimiento, se aborda el diseño mediante los diagramas de Bode. En estos dos últimos casos, aunque la metodología es genérica, se hace hincapié en los controladores abordados en este documento.

O controle PID (proporcional, integral e derivativo) é importante para assegurar a padronização e segurança de diversos processos químicos de uma indústria, assim como a qualidade de seus produtos. Neste trabalho foram realizadas as modelagens matemáticas teórica e experimental do tanque de aquecimento da planta didática III (PD3) da Smar para posterior sintonia do controlador a ser realizada na parte B deste estudo. A Planta didática está localizada no Laboratório de Pesquisa de Processos Industriais e Padrões de Movimentos e Acústica do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Viçosa. Para a modelagem foi necessário obter os parâmetros da função de transferência do processo de aquecimento do tanque em questão, utilizando degraus de potência para vazões constantes de 200, 400, 600 e 1000 L.h-1, e análise dos dados fornecidos pelo programa Process View. Os resultados experimentais foram consistentes com os teóricos, a diferença dos ganhos foi de no máximo 26,3% e das constantes do tempo foi de 10 a 15%, corroborando a eficiência da metodologia aplicada.

This paper presents the analysis and implementation of two control laws applied on a case study. The first one and main focus of this work is the Embedded Model Control whose main characteristics are the active disturbance rejection and uncertainties handling. Here diverse control parameters are tested such that performance limits are exposed due to model limitations. On the other hand there is a classic PID control law, based on operations on the trajectory error as a control paradigm that not requires an explicit model for its physical implementation. The implementation and tests are made on a commercial didactic process, where performance and disturbance rejection properties are verified, showing that even with this simple process the performance may be gracefully degraded as a consequence of the absence of the system model embedded in the control law. Este trabajo presenta el análisis e implementación de dos leyes de control aplicadas en un caso de estudio. La primera y el enfoque principal de este trabajo es el control a modelo embebido cuyas características fundamentales son la cancelación activa de disturbios y el manejo de incertidumbres. Aquí se prueban diferentes configuraciones para los parámetros del control logrando que los límites en el desempeño queden expuestos debido a las limitaciones del modelo. Por otro lado se encuentra la ley de control PID clásica basada en acciones sobre el error de trayectoria como un paradigma de control que no requiere de un modelo para su ejecución. La implementación y pruebas se hacen en una planta didáctica comercial, donde se verifican las propiedades de desempeño y rechazo a perturbaciones mostrando que aun en este simple proceso el desempeño puede verse degradado debido a la ausencia de un modelo de la planta embebido en la ley de control

[ES] En el presente artículo se muestra un esquema de identificación y control que sintoniza en línea las ganancias proporcional, integral y derivativa de un controlador PID discreto aplicado a un sistema dinámico SISO. Esto se logra empleando una red neuronal de base radial con funciones de activación wavelet hijas Morlet (wavenet) adicionalmente en cascada un filtro de respuesta infinita al impulso (IIR). Dicho esquema es aplicado en tiempo real para controlar la velocidad de un motor de inducción de CA trifásico del tipo jaula de ardilla (MIJA) alimentado con un variador de frecuencia trifásico, de esta forma se muestra cómo este esquema de identificación y control en línea, puede ser implementado en este tipo de plantas que son ampliamente utilizadas en la industria, sin la necesidad de obtener los parámetros del modelo matemático del conjunto variador de frecuencia-motor de inducción trifásico. Se presentan los resultados obtenidos en simulación numérica y experimentales, empleando para esto la plataforma de LabVIEW., [EN] This paper presents a control scheme to tune online the proportional, integral and derivative gains of a discrete PID controller, through the identification and control of a SISO stable and minimum phase dynamic system. This is accomplished using a radial basis network neural with daughter Morlet wavelets activation functions in cascaded with an infinite impulse response (IIR) filter. This scheme is applied in real time to control the speed of an AC three-phase induction motor supplied with a three-phase inverter. So in this way we show how the identification and control scheme can be implemented in this type of plants that are widely used in industry, without the need of mathematical model parameters of the induction motor. We present numerical simulation and experimental results., El autor O. Islas Gomez agradece profundamente al CONACyT por la beca otorgada para realizar estudios de posgrado, con numero de registro 266520.

El presente trabajo presenta un estudio del efecto del retardo en el desempeño de los sistemas de lazo cerrado de control de plantas industriales que pueden modelarse como de segundo orden sobreamortiguadas, en las cuales no se ha considerado el retardo en el diseño del controlador. Se eligen los tipos de plantas representativas de segundo orden y se diseñan para cada una de ellas como controlador, al clásico controlador proporcional integral derivativo (PID). Se experimenta con plantas de prueba a las cuales previamente se realizan procedimientos de identificación analógica y luego son controladas por los PID correspondientes incorporando retardos a las plantas no consideradas en el diseño. Se realizan las pruebas correspondientes para obtener el desempeño de lazo cerrado midiéndose los parámetros de respuesta dinámica a la salida de la planta

Este trabalho, apresenta duas estratégias de sintonia de controladores PI D, baseadas na identificação de sistemas mediante o ensaio do relé. Na primeira delas, chamado método de ajuste a sistemas de segunda ordem - MASO, obtém-se a informação de dois pontos na FRF do sistema, ponto estático e na freqüência natural. A segunda abordagem, chamada método de ajuste a sistemas variados - MASV, leva em conta as características do sistema mediante uma análise da sua FRF Neste método, as escolhas da banda passante e do sistema de referência em malha fechada são feitas automaticamente. Estas duas metodologias foram avaliadas numericamente para três e treze sistemas, respectivamente, e testadas experimentalmente em duas bancadas de laboratório. Para avaliar experimentalmente a primeira metodologia, uma placa eZdsp da Texas Instruments baseada no processador digital de sinais TMS320LF2407A, foi utilizada na identificação e síntese do controlador. Nesta bancada, o sistema consistiu-se de uma mesa oscilatrória de um grau de liberdade e pouco amortecida. Na implementação experimental do método MASV, os ensaios foram conduzidos numa viga metálica engastada- livre, instrumentada com atuadores PZTs e os algoritmos de identificação e sintonia foram implementados no Simulink®, associado com dSPACE® e os sinais colhidos a través de uma placa de adquisição. A primeira abordagem, MASO, que somente usa sistemas de referência de segunda ordem, mostrou-se como um caso particular da estratégia MASV, que abrange sistemas de referências com múltiplas características. Concluiu-se que os controladores projetados numérica e experimentalmente conseguiram satisfazer as condições de projeto impostas, para sistemas de um grau e múltiplos graus de liberdade com baixo amortecimento. O uso de tecnologias baseadas nos processadores.digitais de sinais revelaram-se importantes ferramentas nas aplicações do controle digital de sistemas In this work, two tuning strategies for PID controllers, based on system identification using relay test, were presented. In the first of them, named Second Order System Tuning - MASO, two points of the FRF are known, static and natural frequency points. In the second one, named Variety System Tuning - MASV, system features were collected after analysing its FRF. In this method, closed loop bandwidth and closed loop transfer function were selected automatically. These two approaches were numerically and experimentally tested for three and thirteen systems respectively using two lab benches. For testing the first methodology, a Texas Instruments eZdsp card, based on a TMS320LF2407A DSP processor, was employed to identify the system and to tune the PID controller. In this workbench, the system was a one degree-of-freedom low damped oscillating table. To develop the MASV method, a cantilevered beam was tested using piezoelectric - PZT - actuators. Identification and tuning algorithms were programmed on Simulink®, associated in dSPACE® and gathered using a signal acquisition card. The first approach, made by MASO, only uses second order reference systems, showed like a particular case from MASV strategy, which take into account a diversity of reference systems. Main conclusions showed that numerical and experimental designed controllers for one and multiple degree-of-freedom low damped systems, were satisfactories, because they achieved better controlled behaviors than the required conditions. Also, digital signal processor technology was considered as a powerful tool on digital control system applications Dissertação (Mestrado)