Desarrollo de un controlador óptimo LQR utilizando herramientas IOT para un sistema de presión constante controlado remotamente

Abstract:

El presente trabajo presenta el diseño de un controlador óptimo LQR (Linear Quadratic Regulator por sus siglas en inglés) y un controlador óptimo LQI (Linear Quadratic Integrator por sus siglas en inglés) para un sistema de presión constante mediante el bombeo de agua, usando variador de frecuencia. De igual manera, se diseñó una aplicación IoT (Internet de las cosas) para computador usando protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport por sus siglas en inglés) mediante el enlace con un servidor tipo broker. Además, se implementó una aplicación para teléfonos inteligentes, desde cuyas aplicaciones se pudo monitorear las variables del proceso y a su vez controlar los modos de operación del sistema y establecer los puntos de consigna. Por otra parte, se diseñó y construyó el tablero de control, mismo que consta de un controlador lógico programable con entradas-salidas analógicas y digitales, un Raspberry, elementos de protección y un variador de frecuencia que comanda la velocidad del motor de la bomba, misma que forma parte del sistema hidráulico, el cual se compone de válvulas de retención, válvulas de paso, manómetro y transductor de presión. Así, los resultados del controlador óptimo LQI comparados con los del controlador LQR evidencian que, al tener una acción integral en sistemas no lineales, se logra obtener un seguimiento del punto de consigna con tiempos adecuados de estabilización. Adicionalmente, el uso de protocolos MQTT para sistemas IoT permiten que no exista una latencia significativa entre la comunicación de dos dispositivos. Por ende, se puede decir que el monitoreo y el control del sistema es en tiempo real, al igual que sus datos históricos. Por lo tanto, se concluye que el sistema desarrollado es escalable a procesos más complejos debido a su robustez en hardware y en el algoritmo de control. Además, cuenta con costos y herramientas accesibles para el consumidor, permitiendo tener un control óptimo junto con la posibilidad de monitorear y controlar dichos procesos de forma remota. Palabras clave: LQI, LQR, internet de las cosas, sistema presión constante, control remoto, control óptimo, industria 4.0.

Año de publicación:

2020

Keywords:

• LQI
• LQR
• SISTEMA PRESIÓN CONSTANTE
• CONTROL REMOTO
• Internet De Las Cosas
• INGENIERÍA ELÉCTRÓNICA

Fuente:

rraae