DSpace Colección:http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/117982024-03-28T23:03:02Z2024-03-28T23:03:02ZUtilización del middleware Orocos en un sistema embebido de placa reducida para implementar un controlador PID de posición en un robot paralelo tipo delta simulado en VREPCapilla Falcon, Carlos Alberthttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/247622023-08-15T20:16:43Z2023-06-01T00:00:00ZTítulo: Utilización del middleware Orocos en un sistema embebido de placa reducida para implementar un controlador PID de posición en un robot paralelo tipo delta simulado en VREP
Autor: Capilla Falcon, Carlos Albert
Resumen: The present degree work describes the use of the Orocos middleware in the implementation of a PID position controller for a delta type parallel robot simulated in VREP using a reduced plate embedded system. For it, first an embedded development card was selected that meets the hardware requirements and suitable to run the UBUNTU MATE operating system, in which the OROCOS TOOLCHAIN package was installed and executed, this allowed the creation of components and execution of algorithms. Subsequently, the controller was designed based on the dynamic model of the parallel robot, considering the operating conditions and the control strategy to be applied. Next, the parallel robot scene was implemented in the VREP simulator, which is governed by the controller developed in the PYTHON programming language together with the OROCOS package that will allow its execution. Finally, the connection between the embedded card and the simulator was established in the personal computer where the simulated environment in VREP of the parallel robot is located, to verify the operation of the system.
Descripción: El presente trabajo de titulación describe la utilización del middleware Orocos en la implementación de un controlador PID de posición para un robot paralelo tipo delta simulado en VREP utilizando un sistema embebido de placa reducida. Para ello, primero se seleccionó una tarjeta de desarrollo embebida que cumpla con los requerimientos de hardware y adecuada para correr el sistema operativo UBUNTU MATE, en el cual se instaló y ejecutó el paquete OROCOS TOOLCHAIN, que permitió crear componentes y ejecutar algoritmos. Posteriormente se diseñó el controlador en base al modelo dinámico del robot paralelo, tomando en consideración las condiciones de funcionamiento y la estrategia de control a aplicar. A continuación, se implementó la escena del robot paralelo en el simulador VREP el cual está gobernado por el controlador desarrollado en el lenguaje de programación PYTHON conjuntamente con el paquete OROCOS que permitirá su ejecución. Finalmente se estableció la conexión entre la tarjeta embebida y el simulador en el computador personal donde se encuentra el ambiente simulado en VREP del robot paralelo, para comprobar la operación del sistema.2023-06-01T00:00:00ZDesarrollo y aplicación de una metodología para clasificación de fallas en Sistemas Eléctricos de Potencia utilizando Deep Learning.Mora Castro, Daniela Mercedeshttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/244952023-08-08T13:45:32Z2023-04-01T00:00:00ZTítulo: Desarrollo y aplicación de una metodología para clasificación de fallas en Sistemas Eléctricos de Potencia utilizando Deep Learning.
Autor: Mora Castro, Daniela Mercedes
Resumen: The transmission and distribution of energy are areas of vital importance for the electrical power system that require high levels of reliability, so a failure in the system becomes a significant problem; for this reason, in recent years, methods based on artificial intelligence techniques, neural networks and others, have been proposed for analysis and solution papers of these. In this paper, a method for the classification of faults in Electrical Power Systems using Deep Learning implemented in an application created through App Designer is proposed. The classification of faults in transmission lines and the determination of the type of fault uses a method of feature vectors and categories using LSTM neural networks, in addition, the classification of the most common types of faults allows decisions to be made to reduce as much as possible the faults in the lines. The measurements that form the data used to train the LSTM neural network were obtained in DigSilent; furthermore, the creation, training and use of multi-layer Long-Short-Term-Memory (LSTM) networks was implemented in Matlab R2021a. The strong learning capability of LSTM networks is suitable for many time series in power transmission and distribution. The results obtained are promising for fault classification in power systems.
Descripción: La transmisión y distribución de energía son áreas de vital importancia para el sistema eléctrico de potencia, que requieren altos niveles de confiabilidad, por lo que una falla en el sistema se convierte en un problema significativo; por tal razón, en los últimos años, se han propuesto métodos basados en técnicas de inteligencia artificial, redes neuronales y otras, para análisis y ponencias de solución de estos. En este documento, se propone un método para la clasificación de fallas en Sistemas Eléctricos de Potencia utilizando Deep Learning implementado en una aplicación creada a través de App Designer. La clasificación de fallas en líneas de trasmisión y la determinación del tipo de falla utiliza un método de vectores de características y categorías utilizando redes neuronales Long-Short-Term-Memory (LSTM), además, el clasificar los tipos de fallas más comunes permite que se puede tomar decisiones para reducir al máximo las fallas en las líneas. Las mediciones que forman la Data utilizada para el entrenamiento de la red neuronal tipo LSTM fueron obtenidas en DigSilent; además la creación, entrenamiento y uso de redes LSTM de varias capas se lo implemento en Matlab R2021a. La fuerte capacidad de aprendizaje de las redes LSTM es adecuada para una gran cantidad de series temporales en la transmisión y distribución de energía. Los resultados obtenidos son prometedores para la clasificación de fallas en sistemas eléctricos de potencia.2023-04-01T00:00:00ZDiseño y comparación mediante simulación de controladores PI y SMC aplicados a un inversor trifásico conectado a la red.Yandún Torres, Aracely Inéshttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/219672021-12-10T20:58:52Z2021-12-10T00:00:00ZTítulo: Diseño y comparación mediante simulación de controladores PI y SMC aplicados a un inversor trifásico conectado a la red.
Autor: Yandún Torres, Aracely Inés
Resumen: This work presents the design and comparison by simulation of PI and SMC controllers applied to a three-phase inverter connected to the grid. It starts from the DC/AC concepts and its main components such as: inverter, modulation techniques, synchronization techniques with the grid, filters and finally the study of control techniques.
In the design phase, a three-phase inverter with SPWM modulation is modeled, it continues with the design of an optimal LCL filter, then, the design of the synchronization technique with the grid SRF-PLL, concluding with the design of the PI and SMC controllers.
Each one of the system components are implemented in Simulink from Matlab and the designs are validated. Next, tests of the operation of the controllers are carried out through the simulation of injection of active and reactive power to the grid, as well as of real disturbances that exist in the grid (voltage dips), always verifying through THD measurements that the injected current corresponds to the limits imposed by IEEE519 standard for harmonic current limits. Finally, an analysis of the performance of the controllers is carried out, through the comparison of various parameters
Descripción: El presente trabajo muestra el diseño y comparación mediante simulación de controladores PI y SMC aplicados a un inversor trifásico conectado a la red. Se parte de los fundamentos teóricos de la conversión DC/AC y de sus componentes principales: inversor, técnicas de modulación y sincronización con la red, filtros y finalmente el estudio de las técnicas de control a implementar.
En la fase de diseño se modela un inversor trifásico con modulación SPWM, se continúa con el diseño de un filtro LCL, posteriormente se diseña la técnica de sincronización con la red SRF-PLL, concluyendo con el diseño de los controladores PI y SMC.
A través del software Simulink de Matlab se implementan cada uno de los componentes del sistema y se procede a validar los diseños desarrollados. Se realizan pruebas del funcionamiento de los controladores a través de la simulación de inyección de potencia activa y reactiva a la red, así como de perturbaciones reales que existen en la red verificando en todo momento a través de mediciones de THD que la corriente inyectada cumpla con el estándar IEEE519 para límites de corriente de armónicos. Finalmente se realiza una comparación de los controladores a través del análisis de varios parámetros.2021-12-10T00:00:00ZDiseño, implementación y comparación de los algoritmos de control SMC, Fuzzy y FSMC, de un sistema de balance ball & plate (esfera & plato) para el control de posición y seguimiento de camino de una esferaArroyo Gallardo, Sebastián Xavierhttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/213592021-02-11T17:13:06Z2019-03-03T00:00:00ZTítulo: Diseño, implementación y comparación de los algoritmos de control SMC, Fuzzy y FSMC, de un sistema de balance ball & plate (esfera & plato) para el control de posición y seguimiento de camino de una esfera
Autor: Arroyo Gallardo, Sebastián Xavier
Resumen: The prototype ball & plate is a highly unstable test plant and is a support for the teaching and implementation of various control techniques, in this proposal three algorithms are implemented and compared: SMC, FUZZY and FSMC. In this project, five wire resistive touch panel acts as the plate of the mechanism that permanently senses the position of the free ball, and as final control elements, two servomotors that allow manipulation of the inclination of the plate. For the acquisition and management of the plant's own signals, the Arduino Mega embedded card is used, communicated by serial link to interact continuously with the interface on the computer, through the MatLab / Simulink environment where the input data is processed, the controller works and the control signals are generated for each servomotor.
Descripción: El prototipo Ball & Plate (esfera & plato) es una planta de prueba altamente inestable y constituye un apoyo para la enseñanza y la implementación de varias técnicas de control, en esta propuesta se implementan y comparan tres algoritmos: SMC, FUZZY y FSMC. Un panel táctil resistivo de 5 hilos, actúa como el plato del mecanismo que sensa permanentemente la posición de la bola libre, y como elementos finales de control, dos servomotores que permiten la manipulación de la inclinación del plato. Para la adquisición y manejo de las señales propias de la planta, se emplea la tarjeta embebida Arduino Mega, comunicada mediante enlace serial para interactuar continuamente con la interfaz en el computador, a través del entorno MatLab/Simulink donde se procesan los datos de entrada, trabaja el controlador y se generan las señales de control para cada servomotor.2019-03-03T00:00:00ZDiseño y simulación del sistema de control para la operación de tres plantas de generación: hidroeléctrica, eólica y fotovoltaicaCalvache Bonifaz, Edison Antoniohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/202462019-06-03T17:53:53Z2019-04-17T00:00:00ZTítulo: Diseño y simulación del sistema de control para la operación de tres plantas de generación: hidroeléctrica, eólica y fotovoltaica
Autor: Calvache Bonifaz, Edison Antonio
Resumen: This work makes the design and simulation of the contribution of three natural source generation systems: photovoltaic systems, wind system and hydroelectric system, controlled by search algorithms of maximum power of Incremental Conductance for being more efficient and more used in source systems renewable, and PI controllers that act on static power converters to later deliver this power to a common direct current bus. For the reserve of energy there is an energy storage system with Lithium-Ion batteries for storage over long periods. For the power output in the first instance, a multilevel inverter in controlled AC / DC bridge is used, with output filters and a transformer coupling with a network that can supply of energy for a variable load. The output of the system maintains a robust and rapid response to sudden changes in the input signals, these inputs have been taken from measurements made by MEER and CONELEC, with average values measured in Ecuador as they are; the wind in the central zone of the country, the lower solar radiation, and a hydroelectric system such as the Mini Central Gualaceo, all these signals measured in a daily period.
Descripción: El presente trabajo realiza el diseño y simulación del aporte de tres sistemas de generación de fuentes naturales: sistemas fotovoltaicos, sistema eólico y sistema hidroeléctrico, controlados mediante algoritmos de búsqueda de máxima potencia de Conductancia Incremental por ser más eficiente y más utilizado en sistemas de fuente renovable, y controladores PI que actúan sobre conversores estáticos de potencia para posteriormente entregar esta energía a un bus común de corriente directa.
Para la reserva de energía se cuenta con sistema de almacenamiento de energía mediante baterías de Ion-Litio para almacenamiento en períodos largos. Para la salida de energía en primera instancia se usa un inversor multinivel en puente AC/DC controlado, con filtros de salida y un acople mediante transformador con una red que pueda abastecer a una carga variable.
La salida del sistema mantiene una respuesta robusta y rápida ante cambios bruscos en las señales de entrada, estas entradas han sido tomadas de mediciones realizadas por el MEER y el CONELEC, siendo valores medidos promedio en el Ecuador como son; el viento en la zona central del país, la menor irradiación solar, y un sistema hidroeléctrico como la Mini Central Gualaceo, todas estas señales medidas en un período diario.2019-04-17T00:00:00ZDetección de fallas en los aisladores de la línea de transmisión eléctrica bloque MDC-PBHI aplicando visión artificial.Valencia Peláez, Germán Patriciohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/201542019-04-08T09:56:44Z2019-02-18T00:00:00ZTítulo: Detección de fallas en los aisladores de la línea de transmisión eléctrica bloque MDC-PBHI aplicando visión artificial.
Autor: Valencia Peláez, Germán Patricio
Resumen: In the present project has been made the fault detection in the insulators of the electric transmission line in block 46 (Mauro Dávalos Cordero "MDC") and block 47 (Paraíso-Biguno-Huachito-Intracampos "PBHI"), using artificial vision algorithms.
In the first instance the feature extractor SURF (Speeded-Up Robust Features) has been selected because it is a good descriptor for the detection of objects in conjunction with the Adaboost classifier ("Adaptive Boosting") to detect the isolator in the scene and then classify it as good or bad.
Secondly, photographs of another electric transmission line have been taken which form the Database "samples" with 200 images, of which 70% is used for the training of the classification methods and 30% for test and thus be able to locate faults in insulators such as breakage, fissure and dirt. The classification accuracy of each algorithm is detailed below: Adaboost (62.31%), Bayesian (75%), SVM (78.13%) and Neural Networks (81.25%).
Descripción: En el presente proyecto se ha realizado la detección de fallas en los aisladores de la línea de transmisión eléctrica en el bloque 46 (Mauro Dávalos Cordero “MDC”) y bloque 47 (Paraíso-Biguno-Huachito-Intracampos “PBHI”) utilizando algoritmos de visión artificial.
En primera instancia se ha seleccionado el extractor de características SURF (Speeded-Up Robust Features) por tratarse de un buen descriptor para la detección de objetos en conjunto con el clasificador Adaboost ("Adaptive Boosting") para detectar el aislador en la escena y luego clasificarlo en bueno o malo.
En segundo lugar, se han tomado fotografías de otra línea de transmisión eléctrica las cuales forman la Base de Datos “muestras” con 200 imágenes, de las cuales el 70 % se usa para el entrenamiento de los métodos de clasificación y el 30% para test y así poder localizar fallas en aisladores como son rotura, fisura y suciedad. La precisión de clasificación de cada algoritmo se detalla a continuación: Adaboost (62.31%), Bayesiano (75%), SVM (78.13%) y Redes Neuronales (81.25%).2019-02-18T00:00:00ZDesarrollo e implementación de un control de orientación y elevación mediante control en modo deslizante y control MPC lineal, aplicado a un sistema aerodinámico TRMS (Twin Rotor MIMO System).Zapata Chancusig, Byron Ricardohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/200552019-04-08T09:53:33Z2018-11-14T00:00:00ZTítulo: Desarrollo e implementación de un control de orientación y elevación mediante control en modo deslizante y control MPC lineal, aplicado a un sistema aerodinámico TRMS (Twin Rotor MIMO System).
Autor: Zapata Chancusig, Byron Ricardo
Resumen: The present degree work is focused on the design and implementation of a predictive controller based on the model by its acronym in English MPC, and a control by sliding modes (SMC), applied to the rotation and elevation of the laboratory equipment Twin Rotor System MIMO (TRMS) that simulates the behavior of a helicopter.
To comply with the objective of controlling the rotation and elevation of the TRMS system, we start with the study of the operation of the equipment, to obtain a linear model of the dynamics of the system, additionally we introduce control concepts that intervene in the design of the MPC and SMC controllers.
The controllers designed for the control of rotation and elevation are applied to the simulation and the real TRMS system, through a graphical interface designed in the Matlab software, which allows the user to manipulate the references, apply perturbations to the process, choose the controllers, visualize the system response and control signal, a window with the performance indices of the integral of the absolute error (IAE), integral of the quadratic error (ISE), is also included in the graphical interface, with which a comparison of the performance is made of the designed drivers.
Descripción: El presente trabajo de titulación se encuentra enfocado en el diseño e implementación de un controlador predictivo basado en el modelo por sus siglas en ingles MPC, y un control por modos deslizantes (SMC), aplicados a la rotación y elevación del equipo de laboratorio Twin Rotor System MIMO (TRMS) que simula el comportamiento de un helicóptero.
Para cumplir con el objetivo de controlar la rotación y elevación del sistema TRMS, se parte con el estudio del funcionamiento del equipo, para la obtención de un modelo lineal de la dinámica del sistema, adicionalmente se introducen conceptos de control que intervienen en el diseño de los controladores MPC y SMC.
Los controladores diseñados para el control de rotación y elevación se aplican a la simulación y al sistema TRMS real, mediante una interfaz gráfica diseñada en el software Matlab, que permite al usuario manipular las referencias, aplicar perturbaciones al proceso, elegir los controladores, visualizar la respuesta del sistema y la señal de control, también se incluye en la interfaz gráfica una ventana con los índices de rendimiento de la integral del error absoluto (IAE), integral del error cuadrático (ISE), con los cuales se realizar una comparativa del rendimiento de los controladores diseñados.2018-11-14T00:00:00ZImplementación de un sistema de Control Robusto para seguimiento de trayectoria de tres cuadricópteros en formaciónJaramillo Bucheli, Juan GabrielVaca De La Torre, Fernando Alonsohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/198812019-04-07T22:09:23Z2018-11-30T00:00:00ZTítulo: Implementación de un sistema de Control Robusto para seguimiento de trayectoria de tres cuadricópteros en formación
Autor: Jaramillo Bucheli, Juan Gabriel; Vaca De La Torre, Fernando Alonso
Resumen: In this project a formation control algorithm is developed for the trajectory tracking of a quadcopter’s formation, this control system is designed based on the model of the quadcopters involved in the formation. The control systems developed for the trajectory tracking of the quadcopters in formation are a PID-like controller and a Sliding Mode Controller algorithm. Additionally, the trajectory tracking of a single quadcopter is performed through a PID controller and a SMC controller for the altitude, attitude and position. Accordingly, with the nature of the system, the uncertainty, no-linearity and time variations presented in the models, the applied control systems must be robust enough to overcome the disturbances and uncertainties, and allowing the quadcopters to fulfil certain tasks and remain the system stable. One control objective of the formation control is achieving tasks that in groups are easily to complete rather than with a single agent, allowing performing a variety of assignments and optimizing the consumption of energy. Therefore, the quad copter’s formations allow applications as a surveillance from multiple points of view and exploration of large areas, transport of large objects and even carry out rescue actions that involve a lot of risk. All the facts mentioned motivates the development of the present work.
Descripción: En este proyecto se implementa un control para el seguimiento de trayectoria de tres Cuadricópteros en formación, esto se realiza en base al modelo matemático de los cuadricópteros. Los sistemas de Control para el seguimiento de trayectoria en formación son: un controlador tipo PID, y un controlador robusto SMC (Slinding Mode Control). Adicionalmente, se realiza controladores de seguimiento de trayectoria de un solo cuadricóptero, para ello se utiliza un controlador tipo PID un control robusto en modos deslizantes SMC orientación, altura y posición del cuadricóptero. Debido a la naturaleza del sistema con incertidumbres, no linealidades y variaciones en el tiempo, los sistemas de control indicados deben ser lo suficientemente robustos, para que la planta con las características indicadas mantenga el comportamiento de un sistema estable. El Capitulo Uno presenta el marco teórico de los UAV con los modelos cinemáticos y dinámico de los mismos, la estructura de la formación y la teoría de los controladores. En el segundo capítulo se indica la metodología empleada y los diseños de los controladores aplicados a la formación de los cuadricópteros. En el tercer capítulo se presentan los resultados de las pruebas realizadas y la discusión, para todas las pruebas tanto individuales como en la formación de los cuadricópteros. Finalmente el capítulo cuatro contiene las conclusiones y recomendaciones. Se incluyen un anexo, del manual de usuario.2018-11-30T00:00:00ZCo-simulación para el control de una PMSM utilizando software de análisis mediante elementos finitosLoya Rivera, Hugo Giovannihttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/198672019-04-07T22:02:07Z2018-11-22T00:00:00ZTítulo: Co-simulación para el control de una PMSM utilizando software de análisis mediante elementos finitos
Autor: Loya Rivera, Hugo Giovanni
Resumen: The present thesis uses the method of finite element analysis to create and simulate the behavior of a permanent magnet synchronous motor (PMSM), power circuit and V / F scalar controller using Ansys Electronics Desktop and Matlab softwares. The power circuit is designed and simulated using Ansys Simplorer and the V / F scalar controller using Matlab to work as a co-simulation. The co-simulation model created allows obtaining results that are much closer to the real behavior of the mechanical and electrical components since it uses modeling using the finite element technique. The scalar control created in Matlab will allow to verify the behavior in the motor speed and torque control to verify the results. The results obtained from the simulations of the models of the PMSM created with Ansys Electronics Desktop and Matlab will be compared and analyzed to validate the present work.
Descripción: La presente tesis de grado utiliza el método de análisis mediante elementos finitos para crear y simular el comportamiento de un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM), circuito de potencia y controlador escalar V/F utilizando los softwares Ansys Electronics Desktop y Matlab. Se diseña y simula el circuito de potencia utilizando Ansys Simplorer y el controlador escalar V/F utilizando Matlab para trabajar a manera de co-simulación. El modelo de co-simulación creado permite obtener resultados que se aproximan mucho más al comportamiento real de los componentes mecánicos y eléctricos ya que emplea un modelado utilizando la técnica de elementos finitos. El control escalar creado en Matlab permitirá verificar el comportamiento en el control de velocidad y torque del motor para verificar los resultados. Los resultados obtenidos de las simulaciones de los modelos de la PMSM creado con Ansys Electronics Desktop y Matlab serán comparados y analizados para validar el presente trabajo.2018-11-22T00:00:00ZDiseño y simulación de un software de aplicación basado en algoritmos genéticos para el análisis de escenarios de encendido de pozos petroleros en situaciones de restricción eléctrica de sistemas interconectadosSalazar Tipán, Jenny PaolaSalazar Altamirano, Antonio Marcohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/198662018-11-29T20:09:00Z2018-11-21T00:00:00ZTítulo: Diseño y simulación de un software de aplicación basado en algoritmos genéticos para el análisis de escenarios de encendido de pozos petroleros en situaciones de restricción eléctrica de sistemas interconectados
Autor: Salazar Tipán, Jenny Paola; Salazar Altamirano, Antonio Marco
Resumen: This development presents a software application that can be used by oil companies in their operations, for the analysis of oil wells startup scenarios when an electrical restriction is present in the electrical power interconnected system. The developed software has a data acquisition module based on the Client-Server architecture and using the OPC standard. This allows the electrical data collection from a data monitoring, control and acquisition system SCADA and the petroleum data collection from a well monitoring system. The acquired electrical and oil data is used by two algorithms. The first, based on graphs theory and implemented in C# language is used for electrical islands identification and for computing the available power reserve. The second, based on a genetic algorithm, is implemented in C ++ programming language and it is used for finding the best scenarios of oil wells startup. For the visualization of the results a user interface has been developed under the Windows platform. This software application has been tested in a simulation environment.
Descripción: Este trabajo presenta un software que puede ser utilizado por empresas petroleras, como soporte en sus operaciones, para el análisis de escenarios de encendido de pozos en situaciones de restricción eléctrica de sistemas eléctricos interconectados. El software desarrollado dispone de un módulo de adquisición de datos basado en la arquitectura Cliente-Servidor e implementado bajo la especificación OPC, el mismo que permite obtener los datos eléctricos de un sistema de supervisión, control y adquisición de datos SCADA y los datos petroleros de un sistema de monitoreo de pozos; con los datos obtenidos se implementan dos algoritmos, el primero basado en la teoría de grafos para la identificación de islas eléctricas y el cálculo de la reserva de potencia disponible, utilizando el lenguaje de programación C#, y el segundo basado en un algoritmo genético para buscar los mejores escenarios de selección de pozos a encender, utilizando el lenguaje de programación C++. Para la visualización de los resultados se ha desarrollado una interfaz de usuario bajo la plataforma Windows, las pruebas de esta aplicación se ejecutaron bajo un entorno de simulación.2018-11-21T00:00:00ZDesarrollo de una herramienta computacional que contenga comunicación Modbus RTU y Modbus TCP para la implementación de sistemas de control supervisorio y adquisición de datos a bajo costoAguirre Espin, Danny Fernandohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/198502019-04-08T03:23:47Z2018-11-14T00:00:00ZTítulo: Desarrollo de una herramienta computacional que contenga comunicación Modbus RTU y Modbus TCP para la implementación de sistemas de control supervisorio y adquisición de datos a bajo costo
Autor: Aguirre Espin, Danny Fernando
Resumen: Companies that develop programming software for supervisory control and data acquisition systems worldwide offer high-cost applications. Each company that sells the software has its own version of the HMI developer and the connection software between it and the industrial network, generating a price for each system. Ecuadorian's industrial sector when buying machinery, obeys a logic of cost-benefit, regardless controller brand, leaving relegated the acquisition of a supervisory control system to be an extra cost service and does not affect machine operation, but losing the great benefits of production data or critical parameters in real time.
With this background, a computational tool has been developed to reduce the purchase of foreign software, with the implementation of free tools and easy application configuration, developing according international technical specifications the "de facto" protocol of the industry called MODBUS. Access to the display of the supervisory control system and data acquisition is done through the Internet using any browser, which makes its access easy for end user.
Descripción: Las empresas desarrolladoras de software de programación para sistemas de control supervisorio y adquisición de datos a nivel mundial, ofrecen aplicaciones de alto costo. Cada compañía que vende el software posee su propia versión del desarrollador del HMI y del software de conexión entre éste y la red industrial, generando por tal motivo un precio por cada sistema. El sector industrial ecuatoriano a la hora de comprar maquinaria, obedece a una lógica de costo-beneficio, sin importar la marca del controlador, dejando relegado la adquisición de un sistema de control supervisorio al ser un servicio de costo extra y que no afecta al funcionamiento de la máquina, pero pierden los grandes beneficios de visualizar datos de producción o parámetros críticos en tiempo real. Con estos antecedentes, se ha desarrollado una herramienta computacional para reducir la compra de softwares extranjeros, con la implementación de herramientas libres y que se puede utilizar según convenga en la aplicación, desarrollando en base la norma el protocolo “de facto” de la industria llamado MODBUS. El acceso a la visualización del sistema de control supervisorio y adquisición de datos se lo hace mediante internet utilizando cualquier navegador, lo cual vuelve su acceso sencillo para el usuario final.2018-11-14T00:00:00ZDiseño e implementación en una tarjeta embebida de un algoritmo de control por modos deslizantes (SMC) para los ángulos de roll, pitch y yaw de un hexarotor DJI F550Albuja Sánchez, Byron MauricioSánchez Gómez, Elizabeth Verónicahttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/194192019-04-07T12:26:29Z2018-05-17T00:00:00ZTítulo: Diseño e implementación en una tarjeta embebida de un algoritmo de control por modos deslizantes (SMC) para los ángulos de roll, pitch y yaw de un hexarotor DJI F550
Autor: Albuja Sánchez, Byron Mauricio; Sánchez Gómez, Elizabeth Verónica
Resumen: Hexarotors are UAVs (Unmanned aerial vehicles) within the type of multirotor, their main characteristics are: their takeoff and landing are performed vertically, they have the ability to stay suspended in one position, aircrafts capable of maintaining a controlled flight in an autonomous way. The DJI F550 hexarotor uses an Arduino DUE embedded card as electronic control or drone brain. The card is connected to an inertial measurement unit (IMU), whose measurements are passed through a smoothing Kalman filter. The filtered data is processed at the embedded card to estimate the orientation angles and then the SMC control for the orientation angles (roll, pitch and yaw angles) is performed. For the movement of the hexarotor a hand control is used, which allows to vary the height and the angles of orientation of the hexarotor in order to control its displacement. In the hexarotor two types of controllers were implemented, the SMC and the PID controlers for the angles of orientation. The operation of these controllers in similar conditions is compared and then using the quadratic error integral method the best controller is shown.
Descripción: Los hexarotores son UAVs (Vehículos Aéreos no Tripulados) del tipo multirotor, sus características principales son: su despegue y aterrizaje se realizan de forma vertical, tiene capacidad de quedarse suspendido en una posición, capaces de mantener de manera autónoma un vuelo controlado. El hexarotor DJI F550 utiliza una tarjeta embebida Arduino DUE como control electrónico o cerebro del drone. La tarjeta está conectada con una unidad de medición inercial (IMU), cuyas mediciones pasan por filtro de alisado de Kalman. Los datos filtrados se procesan en la tarjeta embebida para estimar los ángulos de orientación y posteriormente se realizar el control SMC de los ángulos de orientación (ángulos roll, pitch y yaw). Para el movimiento del hexarotor se utiliza un control de manejo, el cual permite variar la altura y los ángulos de orientación del hexarotor con el fin de controlar su desplazamiento. En el hexarotor se implementaron dos tipos de controladores; control SMC y PID para los ángulos de orientación. Se compara el funcionamiento de ambos controladores en condiciones similares para mediante el método de la integral del error cuadrático verificar cual es el mejor.2018-05-17T00:00:00ZDiseño e implementación de cuatro controladores, dos de ellos basados en el modelo linealizado del sistema, y, uno óptimo y otro robusto, basados en el modelo borroso Takagi-Sugeno (T-S); aplicados sobre el péndulo invertido rotacional Quanser de la plataforma NI ELVIS (ROTPEN)Paredes Regalado, Alfredo IsraelSarzosa Villarroel, Mayra Alejandrahttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/191762019-04-08T03:34:38Z2018-02-09T00:00:00ZTítulo: Diseño e implementación de cuatro controladores, dos de ellos basados en el modelo linealizado del sistema, y, uno óptimo y otro robusto, basados en el modelo borroso Takagi-Sugeno (T-S); aplicados sobre el péndulo invertido rotacional Quanser de la plataforma NI ELVIS (ROTPEN)
Autor: Paredes Regalado, Alfredo Israel; Sarzosa Villarroel, Mayra Alejandra
Resumen: This work is done on a rotational inverted pendulum that is an unstable system of highly non-linear dynamics; in such a way that to act on this system it is necessary to design controllers that can react adequately to external disturbances and modeling uncertainties. In this context, the objective of this work is to look for a control strategy that combines some of the best characteristics of existing techniques, so a control is proposed that combines the optimality of the LQR and the robustness of the VSC based on both the model linear as in the fuzzy TS model, the designed controllers are applied to the rotational inverted pendulum, in order to obtain a better response in both steady state and transient, less susceptible to external disturbances and modeling uncertainties in both simulation and real ROTPEN system.
Descripción: Este trabajo se realiza sobre un péndulo invertido rotacional que es un sistema inestable de dinámica altamente no lineal; de tal manera que para actuar sobre este sistema es necesario diseñar controladores que puedan reaccionar adecuadamente a perturbaciones externas e incertidumbres de modelado. En este contexto, el objetivo de este trabajo es buscar una estrategia de control que reúna algunas de las mejores características de las técnicas existentes, por lo que se plantea un control que combine la optimalidad del LQR y la robustez del VSC basados tanto en el modelo lineal como en el modelo borroso T-S, los controladores diseñados se aplican al péndulo invertido rotacional, con el propósito de obtener una mejor respuesta tanto en estado estable como en el transitorio, menos susceptible a perturbaciones externas e incertidumbres de modelado tanto en simulación como en el sistema real ROTPEN.2018-02-09T00:00:00ZDiseño y simulación de un control en cascada (PI-deslizante) para los convertidores DC-DC presentes en una planta virtual de generación de energía eléctricaÁvila Balarezo, Eduardo Patriciohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/188852019-04-08T03:52:07Z2017-11-01T00:00:00ZTítulo: Diseño y simulación de un control en cascada (PI-deslizante) para los convertidores DC-DC presentes en una planta virtual de generación de energía eléctrica
Autor: Ávila Balarezo, Eduardo Patricio
Resumen: Distributed Generation (DG) based on solar photovoltaic- and wind energy-farms conversion systems has become a trend on many countries in order to reduce the carbon emissions, preserve the environment and mitigate the global warming. Nevertheless, DG presents output power fluctuations as they depend on environment conditions. Thus, this study focus on overcoming the inherent drawbacks of DG by means of the design and simulation of a Virtual Power Plant (VPP) that integrates in a controlled way different distributed generators, energy storage systems, power converters and loads. Mathematical models, maximum power point algorithms, nested and single loop control schemes, classic, sliding and vector control strategies, network synchronization and integration mechanism, among others, are widely explained themes during the development of this study. Finally, a Sliding-Mode Control in a cascade scheme is proposed in order to attain a suitable energy use of the system with a fast and robust dynamic response to changes of reference and perturbations.
Descripción: La Generación Distribuida (GD) basada a partir de sistemas fotovoltaicos y eólicos, se ha constituido en una tendencia en los países desarrollados para reducir las emisiones de carbón, preservar el medio ambiente y aportar en algo a la mitigación del calentamiento global. Sin embargo, la GD se caracteriza por un aporte de potencia pequeña y fluctuante, debido a la dependencia de las condiciones medioambientales. Es así, que este estudio se enfoca en solventar los desafíos tecnológicos inherentes a la GD mediante el diseño y simulación de una planta virtual de generación que integre coordinadamente distintos generadores distribuidos, sistemas de almacenamiento de energía, convertidores estáticos de potencia y cargas controladas. Modelos matemáticos, esquemas de control con retroalimentación en lazo simple y en cascada, técnicas de control clásico, deslizante y vectorial, mecanismos de sincronización e integración a la red de distribución, entre otros, son temas ampliamente abordados durante el desarrollo del presente proyecto. Por último, con la finalidad de obtener un adecuado aprovechamiento energético del sistema, se propone el uso de un controlador en cascada PI-SMC que permita obtener una potencia de salida caracterizada por una respuesta dinámica rápida y robusta ante cambios de referencia y perturbaciones.2017-11-01T00:00:00ZDiseño y simulación de un método de sintonización de un controlador predictivo basado en modelo mediante un filtro extendido de Kalman para un reactor continuamente agitadoGonzales Zurita, Oscar Omarhttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/187602019-04-07T13:41:09Z2017-09-04T00:00:00ZTítulo: Diseño y simulación de un método de sintonización de un controlador predictivo basado en modelo mediante un filtro extendido de Kalman para un reactor continuamente agitado
Autor: Gonzales Zurita, Oscar Omar
Resumen: In this work a method of tuning a model predictive controller (MPC) through an extended Kalman filter is presented. The system on which the algorithm is tested is a continuous stirred tank reactor known as CSTR. The development of the work begins with the mathematical model of the CSTR through a process of identification of a linear system of reduced order. Subsequently, the predictive controller is formulated from a state space system. Finally, the extended Kalman filter algorithm is implemented to tune the error weights and control effort from the MPC.
Descripción: En el presente trabajo se presenta un método de sintonización de un controlador predictivo (MPC) basado en modelo a través de un filtro extendido de Kalman. La planta sobre la cual se prueba el algoritmo es un reactor de agitación continua conocido como CSTR. El desarrollo del trabajo empieza con la obtención matemática del CSTR a través de un proceso de identificación de un sistema lineal de orden reducido. Posteriormente, se formula el controlador predictivo a partir de un sistema en espacio de estados. Finalmente, se implementa el algoritmo del filtro extendido de Kalman para sintonizar las ponderaciones del error y el esfuerzo de control del MPC.2017-09-04T00:00:00ZDiseño e implementación de un sistema de Visión Artificial para determinar condiciones de fatiga en una persona mediante el índice Perclos, utilizando Open CV y una tarjeta Raspberry Pi 3López Mena, Diego Mauriciohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/175312019-04-08T03:29:41Z2017-07-27T00:00:00ZTítulo: Diseño e implementación de un sistema de Visión Artificial para determinar condiciones de fatiga en una persona mediante el índice Perclos, utilizando Open CV y una tarjeta Raspberry Pi 3
Autor: López Mena, Diego Mauricio
Resumen: Vision is in many respects the most complex sense of human physiology, overcome in complexity only by organs such as the brain. The Artificial Vision has developed a series of tools, to emulate the functioning of the view, solutions and practical application alternatives.
One of these options has been implemented to determine fatigue or tiredness in people, for vehicle assistance systems, supervision modules in nuclear power plants, etc. In this work, the design of a low cost system is developed using a Raspberry PI 3 card, where an algorithm designed in Open CV is housed. This system determines the fatigue using the PERCLOS index. The system can be used indistinctly, both at night with light in the near infrared spectrum and also in the day without additional light. The operation of the system was verified in two light moving vehicles and in a concierge cabin both day and night.
Descripción: La visión es en muchos aspectos el sentido más complejo de la fisiología humana, superado en complejidad solamente por órganos como el cerebro. Para emular el funcionamiento de la vista, la Visión Artificial ha desarrollado una serie de herramientas, soluciones y alternativas de aplicación práctica. Una de estas opciones, se ha implementado para determinar la fatiga o cansancio en personas, para sistemas de asistencia vehicular, módulos de supervisión en centrales nucleares, etc. En el presente trabajo, se presenta el diseño de un sistema de bajo costo, gracias al uso de una tarjeta Raspberry PI 3, en donde se aloja un algoritmo desarrollado en OpenCV y con un conjunto adicional de componentes electrónicos, se determina la fatiga existente en una persona mediante el índice PERCLOS. El sistema puede ser utilizado de forma indistinta, tanto en la noche con luz en el espectro cercano al infra rojo y también en el día sin luz adicional. La operación del sistema se verificó en dos vehículos livianos en movimiento y en una cabina de conserjería tanto en el día como en la noche.2017-07-27T00:00:00ZDiseño e implementación de un sistema para visualizar la marcha humana biomecánica en la afectación de rodilla ante una gonartrosisTerán Pineda, Diego Franciscohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/172592019-04-07T13:49:36Z2017-04-25T00:00:00ZTítulo: Diseño e implementación de un sistema para visualizar la marcha humana biomecánica en la afectación de rodilla ante una gonartrosis
Autor: Terán Pineda, Diego Francisco
Resumen: The present work undertakes the development and implementation of a system to visualize the human biomechanical gait of the knee in the sagittal zone by means of sensors to visualize the affectation of the gonarthosis in the gait. Two inertial sensors were used to acquire signals corresponding to the angle generated between the leg and the thigh which were processed in a development board - Arduino one. Kalman and the complementary have been applied for the filter of the accelerometer and gyroscope signal. The next stage of digital processing was done at the software level with Matlab, once the signal was obtained wirelessly; Initially it is classified and normalized the human march, in addition, adjustments of curves are realized through a polinomio of seventh order of the marches acquired and selected and obtain the knee kinematics. We analyzed people without affectation, to store in the database and to visualize the affectation of the gait with people suffering from gonarthrosis through a graphical interface that allows the specialist to visualize the affectation in the gait.
Descripción: El presente trabajo acomete el desarrollo e implementación de un sistema para visualizar la marcha biomecánica humana de la rodilla en la zona sagital mediante sensores para visualizar la afectación de la gonartrosis en la marcha. Se usaron dos sensores inerciales para adquirir las señales correspondientes al ángulo generado entre la pierna y el muslo los cuales fueron procesados en una tarjeta de desarrollo – Arduino uno. Para el filtrado de la señal del acelerómetro se ha aplicado el algoritmo de Kalman y el filtro complementario entre las mediciones del giroscopio y el acelerómetro. La siguiente fase de procesamiento digital se realizó a nivel de software con Matlab, una vez obtenida la señal inalámbricamente; inicialmente se clasifica y normaliza la marcha humana, además, se realiza ajustes de curvas a través de un polinomio de séptimo orden de las marchas adquiridas y seleccionadas y obtener la cinemática de rodilla. Se analizaron personas sin afectación, para almacenar en la base de datos y poder visualizar la afectación de la marcha con personas que sufren de gonartrosis a través de una interface gráfica que permite al especialista visualizar la afectación en la marcha.2017-04-25T00:00:00ZAplicación de Algoritmos de Visión Artificial para el Control de Robots Cooperativos Móviles Dentro De Espacios Semi EstructuradosPérez Checa, Aníbal Robertohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/159402019-04-07T21:39:06Z2016-05-26T00:00:00ZTítulo: Aplicación de Algoritmos de Visión Artificial para el Control de Robots Cooperativos Móviles Dentro De Espacios Semi Estructurados
Autor: Pérez Checa, Aníbal Roberto
Resumen: This paper presents the application of computer vision algorithms to control two robotic agents in order to achieve a cooperative operation by moving an object into a semi-structured space from a starting point to a point of arrival. The system works based on an overhead camera, which captures the image and it is transmitted to a personal computer with Matlab R2013a, where the information is processed and the control actions are determined, which are transmitted to each agent wirelessly in order to perform these movements. The first movement is positioning in front of the object, the second one is the elevation of the object for later, through a coordinated movement, take it to the destination point.
Descripción: Este trabajo presenta la aplicación de algoritmos de visión artificial para el control de dos agentes robóticos que mediante su operación en forma cooperativa desplazan al objeto dentro del espacio semi estructurado desde un punto de partida hasta un punto de llegada. El sistema funciona en base de una cámara cenital que captura la imagen que es transmitida a un computador personal el mismo que está provisto de Matlab R2013a, en el cual se procesa la información y determina las acciones de control que son transmitidas vía inalámbrica a cada uno de los agentes para que estos realicen los movimientos. El primer movimiento es de posicionamiento en frente del objeto, el segundo es la elevación del mismo para posteriormente mediante un movimiento coordinado llevarlo hasta el punto de destino.2016-05-26T00:00:00ZDiseño y construcción de un controlador pid auto - sintonizable mediante inteligencia de enjambre para determinar el comportamiento colectivo de los sistemas pertenecientes a procesos estudiados en el CERFIN-SECAPMontalvo López, William Manuelhttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/117992019-04-07T23:59:00Z2015-09-28T00:00:00ZTítulo: Diseño y construcción de un controlador pid auto - sintonizable mediante inteligencia de enjambre para determinar el comportamiento colectivo de los sistemas pertenecientes a procesos estudiados en el CERFIN-SECAP
Autor: Montalvo López, William Manuel
Resumen: One of the everyday problems in industrial process control is tuning PID controllers, so that in many cases, the empirical knowledge of the most experienced operators or classical methods as Ziegler Nichols one, which is used widely for its simplicity and popularity. However, in spite of the used values in the processes are useful, they are not the best, so we need new methods in order to optimize these values, so that, no energy is wasted on plants and it is possible to increase the life of the equipment. This paper presents a Tunable Auto PID Controller with a standard topology, which has a pre tuning method based on relay with an optimal adjustment of their profits using an algorithm based on swarm intelligence. This method is the Optimization by Particle Swarm – PSO, which was proposed by Kennedy and Eberhart in 1995, and inspired by the schools of fish and flocks of birds. The performance of the controller designed is compared with other two controllers tuned by the methods of Ziegler - Nichols and Genetic Algorithms – AG, by using the integral of absolute error – IAE of the response of the systems belonging to the processes studied in the CERFIN - SECAP.
Descripción: Uno de los problemas cotidianos que se presenta en el control de procesos industriales es la sintonía de sus controladores PID, es así que en muchos casos se utiliza el conocimiento empírico de los operarios de mayor experiencia o de métodos clásicos en los cuales sobresale el de Ziegler y Nichols ampliamente utilizado por su sencillez y popularidad. Pero los valores utilizados, si bien sirven para poner a funcionar los procesos, no son los mejores, por tanto se necesita de nuevos métodos que optimicen estos valores de tal manera que no se desperdicie energía en las plantas y que aumente la vida útil de los equipos. Este trabajo presenta un controlador PID Auto Sintonizable, con una topología estándar, el cual tiene una pre sintonía en base al método de relé con un ajuste óptimo de sus ganancias utilizando un algoritmo en base a la Inteligencia de Enjambres que es la Optimización mediante Cúmulos de Partículas -PSO, propuesta por Kennedy y Eberhart en 1995, inspirada en los cardúmenes de peces y las parvadas de aves. El desempeño del controlador diseñado es comparado con dos controladores sintonizados por los métodos de Ziegler – Nichols y por Algoritmos Genéticos AG, utilizando como marco de referencia la integral del error absoluto – IAE, de la respuesta de los sistemas pertenecientes a los procesos estudiados en el CERFIN – SECAP.2015-09-28T00:00:00Z