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Title: Modelo de un prototipo a escala y diseño de un control de temperatura en simulación y en un microcontrolador dsPpic usando espacio de estados
Prototype Scale Model and Design of Temperature Control in Simulation and Microcontroller dspic Using State Space Representation
Modelo de um protótipo a escala e desenho de um controle de temperatura em simulação e em um microcontrolador dspic usando espaço de estados
Author: Berrio, Luis Humberto
Gómez, Esteban
Keywords: controlador PID; diagramas de bloques; espacio de estados; prealimentación; temperatura;
PID controller; block diagram; state space representation; frontloading; temperature;
controlador pid, diagramas de bloques, espaço de estados, pré-alimentação, temperatura.
Description: Introducción: este artículo es producto de la investigación “Controladores en simulación de investigación no asociada a un proyecto institucional”, desarrollada en el 2012, en la Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín, Colombia. Aquí se describe el desarrollo de un sistema de control de temperatura de un prototipo a escala de una pequeña cavidad, se analiza el método de control en simulación y se muestra la forma de implementar el algoritmo en un microcontrolador DSPIC usando espacio de estados y control de potencia por fase. Metodología: se realiza un análisis estático y dinámico del sistema y se describe el procedimiento a fin de encontrar los parámetros del modelo descritos por la planta. Resultados: se presentan de manera gráfica, empleando los datos obtenidos tanto en simulación, como en la implementación física del prototipo. En ellos se observa el comportamiento del sistema de control ante diferentes referencias de temperatura y perturbaciones. Cada una de las mejoras realizadas al sistema de control permite mejorar la respuesta esperada, de manera que se logra alcanzar un estado estable en 4 minutos, aproximadamente, cuando se emplea el controlador PID y el control de lazo abierto. Conclusiones: el modelo de orden dos elegido para el modelo dinámico del sistema tiene una buena precisión y sigue aproximadamente la misma forma que la curva dinámica experimental. El sistema con el control tarda aproximadamente 4 minutos para alcanzar su estado estable cuando se emplea el PID y el control de lazo abierto.
Introduction: this article is the result of the research “Controllers in simulation of investigation not associated to an institutional project” developed in 2012 by the Pontifical Bolivarian University in Medellin, Colombia. It describes the development of a temperature control system in a scaled prototype of a small cavity; analyzes the control method in simulation and demonstrates how to implement the algorithm in a microcontroller DSPIC using state space representation and power control per stage. Methodology: a static and dynamic analysis of the system is performed and the procedure is described to locate the parameters of the model. Results: they are presented graphically, using data obtained both in the simulation as in the physical implementation of the prototype. In the data is observed the behavior of the control system when confronted with changing temperature references and disturbances. Each of the improvements made to the control system enhances the expected answer, so that it reaches a stable state in approximately 4 minutes, when using the controller PID and the open control loop. Conclusions: the second order model selected for the system’s dynamic model has good precision and follows approximately the same form as the experimental dynamic curve. The controlled system takes about 4 minutes to reach a stable state when using the PID and the open control loop.
Introdução: este artigo é produto da investigação “Controladores em simulação de investigação não associada a um projeto institucional”, desenvolvida no ano 2012, na Universidade Pontifícia Bolivariana, Medellín, Colômbia. Aqui é descrito o desenvolvimento de um sistema de controle de temperatura de um protótipo a escala de uma pequena cavidade, analisa-se o método de controle em simulação e mostra-se a forma de implementar o algoritmo em um microcontrolador DSPIC usando espaço de estados e controle de potência por fase. Metodologia: realiza-se uma análise estática e dinâmica do sistema e descreve-se o procedimento a fim de encontrar os parâmetros do modelo descritos pela planta. Resultados: apresentam-se de forma gráfica, empregando os dados obtidos tanto em simulação, quanto na implementação física do protótipo. Neles observa-se o comportamento do sistema de controle perante diferentes referencias de temperatura e perturbações. Cada uma das melhoras realizadas ao sistema de controle permite melhorar a resposta, de forma que se consegue alcançar um estado estável em 4 minutos, aproximadamente, quando empregado o controlador PID e o controle de circuito aberto. Conclusões: o modelo de ordem dos eleitos para o modelo dinâmico do sistema tem uma boa precisão e segue aproximadamente a mesma forma que a curva dinâmica experimental. O sistema com o controle demora por volta de 4 minutos para alcançar seu estado estável quando empregado o PID e o controle de circuito aberto.
Publisher: Universidad Cooperativa de Colombia
Appears in Collections:Revista Ingeniería Solidaria

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