Cálculo de Los Parámetros del Controlador PID, Por Sintonización y Simulación, Para el Posicionamiento Lineal de Un Cilindro Hidráulico
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Date
2019-09-03
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Publisher
Universidad Católica de Santa María
Abstract
El posicionamiento lineal de un cilindro hidráulico es una aplicación industrial que se usa
en el posicionamiento de aletas de vuelo, procesos de moldeo por inyección, perforado de
rocas, etc. Una de las técnicas de control más usada es el control PID (Proporcional Integral
Derivativo), el problema de esta técnica es la sintonización de sus tres parámetros. En el año
1942, Ziegler y Nichols establecieron 2 métodos empíricos de sintonización de los
parámetros Kp, Ki, Kd; (es claro que para cada proceso estos parámetros son distintos).
Desde que se dieron a conocer estos métodos de sintonización, hubo muchos estudios de
variaciones y mejoras de estos métodos. En la actualidad se tienen algoritmos
metaheurísticos de optimización, muchos de ellos inspirados en la naturaleza.
Primero se hizo la identificación experimental de la función de trasferencia del sistema de
control usando la adquisición de datos, el toolbox ident de MATLAB. Luego se
implementaron en códigos de MATLAB dos algoritmos bioinspirados: el algoritmo de
enjambre de partículas (PSO) y el algoritmo de colonia de hormigas (ACO); cada algoritmo
requiere un índice de desempeño, en esta investigación se utilizó la Integral del tiempo
multiplicado por el valor absoluto del error (ITAE). Se probaron los códigos en trabajos de
investigación anteriores, se pulió hasta que quedaron listos para cualquier función de
transferencia. Luego se probaron estos algoritmos en la función de transferencia identificada
previamente, logrando resultados satisfactorios. Finalmente esos valores de los parámetros
PID hallados se probaron en el módulo de posicionamiento lineal del Laboratorio de
Oleohidráulica y Neumática de la UCSM. Logrando también resultados satisfactorios en el
desempeño del sistema controlado, tiempo de establecimiento, tiempo de subida y
sobreimpulso, los cuales se muestran y fueron obtenidos por adquisición de datos.
Los mejores resultados se obtuvieron con el algoritmo de colonia de hormigas, para 20
hormigas, con 1000 nodos y 100 tours. Para el sistema sin carga la mejor solución fue Kp=
10.01, Ki= 3.00 y Kd=4.81, Para el sistema con caga la mejor solución fue Kp= 11.01, Ki=
5.51 y Kd=3.71. Se mejoraron los resultados al hacer una mejor identificación experimenta l
del sistema, también se mejoró la solución al aumentar el número tours y el número de nodos
a costa de un costo computacional. Con el controlador implementado se redujo el tiempo de
establecimiento de 2.5 hasta 0.6 segundos.
Palabras clave: Posicionamiento lineal, ACO, PSO, Metaheurístico, identificac ión
experimental, índice de desempeño.
Description
Keywords
Posicionamiento lineal, ACO, PSO, Metaheurístico, Identificación experimental, Indice de desempeño