Identificación y control de un sistema de levitación neumática para implementación de controladores digitales

Abstract

El presente trabajo se basa en el trabajo de grado expuesto por los estudiantes Jhon A. Díaz y Oscar J. Quiñonez: “Diseño, construcción y control de un sistema de levitación neumática”. En dicha propuesta, se intentó modelar el sistema mediante leyes físicas; sin embargo, debido a dificultades en la obtención de algunos coeficientes del modelo, no se logró conseguir una representación matemática lo suficientemente precisa para el diseño de un controlador. Finalmente, ellos diseñaron un controlador cuyos parámetros se obtuvieron experimentalmente y no a partir de un modelo. Así las cosas, es preciso contar con una representación matemática que reproduzca de forma adecuada la dinámica del módulo de levitación neumática. Si bien, existen otras técnicas de control que no requieren un modelo matemático, tales como los controladores autosintonizados y las técnicas de control inteligente, en la materia de Sistemas de Control digital los métodos usados en el diseño de los controladores digitales (por asignación de polos, PID...) parten de un modelo del sistema a controlar.

Con el propósito de dar continuidad al trabajo de grado mencionado, y constituir al módulo de levitación neumática del Laboratorio de Control de Procesos como una herramienta académica que complemente el aprendizaje teórico-práctico del curso de Sistemas de Control Digital, se propone el diseño de un sistema de control de posición para dicho módulo. La estructura de la monografía es la siguiente: En el capítulo 1 se describe un método de identificación para la estimación de un modelo matemático de la planta; en el capítulo 2 se presenta el proceso de diseño de un controlador basado en la asignación de polos; en el capítulo 3 se detallan aspectos relativos a la implementación del controlador obtenido; en el capítulo 4 se describe la herramienta software desarrollada y finalmente, se analizan los resultados obtenidos a lo largo del trabajo.