Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Diseño y propuesta de implementación del control de nivel en un proceso de dos tanques acoplados mediante control predictivo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-14) Oré Sánchez, Diego Alejandro; Sotomayor Moriano, Juan JavierLa presencia de tanques hidráulicos en actividades industriales es recurrente debido a la gran cantidad de industrias que utilizan fluidos en sus procesos de producción. Para el correcto funcionamiento de estos procesos, es necesario contar con un adecuado control del nivel para que se logre aprovechar al máximo los recursos hidráulicos. En este trabajo se desarrolla un sistema de control de nivel multivariable aplicado a una planta de dos tanques acoplados, el cual es un proceso frecuente en la industria, asimismo, para este fin, se utilizó una estrategia del control predictivo basado en modelo, denominada control predictivo por matriz dinámica. Esta investigación comienza revisando el estado del arte de las técnicas de control que se han diseñado para estos procesos basadas en teorías de control clásico, control moderno y control avanzado, entre estos últimos los controladores predictivos. Luego se presenta la base teórica del control predictivo por matriz dinámica. De igual manera, se describe el modelo matemático lineal de la planta piloto de dos tanques acoplados del Laboratorio de Control Avanzado de la PUCP el cual servirá como modelo de referencia para el diseño. Posteriormente, se procede a diseñar el controlador requerido para esta aplicación. En el proceso de sintonización de los parámetros del mismo se aplicaron dos métodos recopilados de la literatura: el clásico de Shridar y Cooper y otro basado en el algoritmo de optimización PSO. Las respectivas simulaciones están orientadas a comparar el desempeño del controlador sintonizado con cada uno de estos métodos a fin de identificar las ventajas que ofrece cada uno. Finalmente, se desarrolla una propuesta de implementación del controlador diseñado con el propósito de mostrar una forma posible de implementar el diseño obtenido en un entorno industrial.Ítem Texto completo enlazado Diseño del control de nivel de un sistema hidráulico de dos tanques acoplados empleando control adaptativo por modelo de referencia(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-26) Maúrtua Morales, Aníbal Jesús; Sotomayor Moriano, Juan JavierEl presente trabajo de tesis consiste en el diseño del control de nivel de un sistema hidráulico de dos tanques acoplados empleando control adaptativo por modelo de referencia. Se usó la planta piloto que se encuentra en el Laboratorio de Control Avanzado para el modelamiento del proceso a controlar. El modelo dinámico de la planta se linealizó para obtener las funciones de transferencia de cada tanque y el efecto del acoplamiento entre ellos. Luego se diseñó un control por desacoplo, a través del cual se busca reducir la interacción entre ambos tanques, para que el sistema multivariable se convirtiera dos sistemas de una entrada y una salida, para cada uno de los cuales se diseñará un controlador. El controlador se sirve de un modelo de referencia con las características deseadas, el cual se diseña a partir del lazo cerrado de un controlador PI con la función de transferencia de un tanque desacoplado. El sistema de adaptación se diseña a partir de la regla MIT (Massachusetts Institute of Technology), que usa una función de costo con el error entre el modelo y la planta para obtener los parámetros de la ley de control para cada tanque. En las pruebas con el modelo de la planta no lineal implementado en Simulink, se pudo comprobar que cuando la altura de uno de los tanques varía al seguir el nivel de referencia, la perturbación ocasionada en el otro tanque era corregida rápidamente por el controlador, por lo que se pudo mantener un nivel de referencia deseado en cada tanque independientemente del otro. Finalmente se elaboró una propuesta para la implementación del control adaptativo por modelo de referencia diseñado.Ítem Texto completo enlazado Metodología para estimar la velocidad angular de un motor de inducción instalado en un vehículo eléctrico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-12-07) Sabana Padilla, José Carlos; Sotomayor Moriano, Juan JavierLa presente tesis presenta una metodología para la estimación de la velocidad angular de un motor asíncrono trifásico, también llamado motor de inducción, instalado en un vehículo eléctrico. Debido a su eficiencia, robustez, bajo costo, mínimo mantenimiento y con la aparición de la estrategia de control vectorial (la cual aseguraba precisión en el control de velocidad con un adecuado torque), los motores de inducción se presentan como una alternativa conveniente para reemplazar a los motores de combustión interna en los vehículos, contribuyendo de esta manera a reducir la emisión de gases de efecto invernadero. En la búsqueda evitar añadir elementos adicionales al sistema de control, se han desarrollado metodologías que prescinden del uso de instrumentos de medición de velocidad utilizando un estimador de dicha variable. Como estrategia de estimación se utilizará en principio un observador de Luenberger con el cual se determinará el flujo magnético del rotor, para luego diseñar un sistema adaptativo con modelo de referencia (MRAS) para estimar finalmente la velocidad. Al ser un sistema no lineal y multi-variable, la dinámica del motor se describe a través de un modelo de espacio estado. Luego de presentar los conceptos teóricos que respaldan esta metodología, se modelará este sistema y se simulará el comportamiento de las variables eléctricas a través de distintos patrones de velocidad y torque, propios de un vehículo de pasajeros. Finalmente se podrán apreciar en las gráficas de los errores de estimación, la eficacia de este algoritmo. Este trabajo busca no solo presentar un algoritmo eficiente en la estimación de la velocidad angular, sino que además sirva de referencia para futuros estudios que busquen optimizar estrategias de control mediante un modelamiento que represente de la forma más fidedigna posible la dinámica de un motor de inducción.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de un simulador de óptica geométrica con aplicación al control de microscopios electrónicos de escaneo y transmisión(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-06-19) Enciso Salas, Luis Miguel; Sotomayor Moriano, Juan JavierLa tesis muestra la implementación de un simulador para sistemas ópticos. La plataforma utilizada para tal fin fue el software Matlab®, en el diseño se contempló el manejo de hasta 3 elementos ópticos diferentes; los cuales son utilizados en la formación básica de imágenes, combinados a lo largo de un eje óptico. El propósito fue el de dotar de capacidad analítica a los simuladores ópticos actuales. Para tal efecto se utilizaron matrices de transferencia óptica con el fin de sistematizar los procesos; y el algebra simbólica para expresar y operar las ecuaciones que gobiernan los sistemas ópticos. Las funciones del simulador desarrollado permiten manejar, de esta manera, sistemas ópticos complejos, en los cuales no sólo se tengan elementos ópticos, es decir, además permite integrar las ecuaciones del sistema óptico al de sistemas de otros campos. Debido a que los simuladores existentes no permiten esta integración, el desarrollo del simulador propuesto se hizo necesario. El simulador desarrollado se probó primeramente en un sistema sencillo, con la finalidad de verificar su correcto funcionamiento. Posteriormente se aplicó este simulador en un caso específico de control de un microscopio electrónico de escaneo y transmisión para mostrar su funcionamiento y además para ejemplificar la manera en que este puede ayudar en la integración de sistemas ópticos con otros sistemas de tipo mecánico o electrónico.Ítem Texto completo enlazado Identificación del modelo de planta para el diseño de un sistema de control en lazo cerrado de un intercambiador de calor(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-15) Estrada Obregón, Franco Gustavo; Sotomayor Moriano, Juan JavierEn el presente trabajo de tesis se realizó el estudio y modelamiento matemático del intercambiador de calor presente en el laboratorio de Control y Automatización de la Sección Electricidad y Electrónica de la Pontifica Universidad Católica del Perú (PUCP). Debido a que no se cuenta con información interna del equipo, se planteó realizar el modelamiento mediante pruebas experimentales. Por tanto, se utilizaron los fundamentos brindados por la Identificación de Sistemas para obtener un modelo matemático válido que describa adecuadamente el comportamiento de la planta estudiada. Inicialmente, se utilizó técnicas de Identificación No Paramétrica para obtener características generales de la dinámica de la planta. Posteriormente, se utilizó esta información para planificar el experimento de Identificación Paramétrica. En el experimento de Identificación Paramétrica se utilizó comandos del System Identification Toolbox de MATLAB para realizar el diseño de la señal de entrada, la estimación de modelos paramétricos y su respectiva validación. Asimismo, se realizó el diseño de sistemas de control en lazo cerrado aplicados al modelo obtenido que presenta mayor similitud con el comportamiento de la planta real. Este diseño contempló el uso de dos tipos de controladores: un controlador PID y un controlador PID con Predictor de Smith. Finalmente, se realizaron simulaciones de los sistemas de control empleando los controladores diseñados y se analizaron los resultados obtenidos.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de seguridad electrónica con monitoreo centralizado para protección de una instalación minera(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-11-05) Perez Morris, Cynthia Teresa; Sotomayor Moriano, Juan JavierLa Seguridad Electrónica es una alternativa eficiente para la reducción de pérdidas de bienes en el ámbito empresarial. Actualmente, la Seguridad Electrónica ha ido potenciando su utilidad, convirtiéndose en uno de los elementos básicos de Vigilancia. En las instalaciones industriales, la Seguridad Electrónica consiste de un sistema integrado compuesto de subsistemas de circuito cerrado de televisión, control de alarmas, control de acceso y protección contra incendios, los cuales, además de producir un efecto disuasivo, ayudan a los administradores a vigilar de manera local y/o desde una central de monitoreo el acceso de personas no autorizadas a zonas restringidas. La presente tesis tiene como objetivo el diseño de un sistema de seguridad electrónica para protección de una instalación minera, el cual contará con un centro de control integrado para la administración, control y monitoreo de circuito cerrado de televisión y alarmas. En la presente tesis se describen los conceptos básicos de los sistemas de seguridad electrónica. El desarrollo del sistema de seguridad propuesto incluye tres fases. En la primera fase, se realiza el diseño y arquitectura del sistema. En la segunda fase se presenta la planificación y gestión del proyecto. Finalmente en la tercera etapa se realiza un análisis comparativo que permite comprobar la eficiencia (en empresas a fin de constatar el costo-beneficio a corto plazo) del Sistema de Seguridad Electrónica propuesto frente a personal de Vigilancia.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un sistema de emulación de fallas para una planta intercambiadora de calor(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-08-18) Masías Fernández, Miguel; Sotomayor Moriano, Juan JavierHoy en día, las industrias son cada vez más activas, más aún en nuestro país se está produciendo grandes avances en distintos rubros industriales gracias a las inversiones que se han realizado. Se genera entonces la necesidad de tener un control correcto y efectivo en estos procesos para hacerlos óptimos, es así que aparecen los sistemas de diagnósticos de fallas para mejorar las capacidades de los sistemas de control. Para lograr que los sistemas de diagnósticos de fallas sean adecuados para cada proceso y cumplan su propósito se desarrollan sistemas de emulación de falla, que permiten evaluar y de ser necesario corregir, los sistemas de diagnóstico de falla. En el presente trabajo de tesis se presenta el diseño e implementación de un sistema de emulación de fallas para una planta intercambiadora de calor, específicamente en las bombas centrífugas y válvulas que se encuentran en esta. La emulación de fallas para bombas centrífugas se basó en el método de detección por análisis de vibraciones y en el caso de las válvulas en la falla de fricción estática. Los trabajos realizados incluyen, el estudio de los requisitos de condición de falla que aparecen en los instrumentos de una planta intercambiadora de calor (bombas centrifugas y válvulas), el diseño de circuitos para generación de señales de falla y de dos canales de generación de fallas (uno para bomba centrifugas y otro para válvulas). El sistema de emulación de fallas desarrollado funciona de manera correcta, emula de manera correcta las fallas de desequilibrio, desalineación y falla eléctrica en el caso de las bombas centrífugas y genera la señal adecuada para válvulas.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de una red inalámbrica para un proceso industrial utilizando protocolo Modbus(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-07-10) Gómez Zeballos, Alonso Henry; Sotomayor Moriano, Juan JavierLa versatilidad de las comunicaciones inalámbricas nos brinda la posibilidad de desplazarnos por diferentes lugares, manteniendo la conectividad a una red con las mismas características como si estuviéramos conectados a una red cableada, siempre y cuando estemos dentro del rango de cobertura de la red inalámbrica. Así mismo, hace posible la comunicación en áreas de muy difícil acceso o en donde el cableado alcanza precios prohibitivos. Esta tecnología no sólo aminora los costos respecto a una instalación cableada, sino que también es de fácil implementación y permite importantes ahorros en la mantención de la red. El presente trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar una red inalámbrica para propósitos de control de procesos industriales realimentados con fines didácticos. Se utiliza modelos de procesos industriales y la instrumentación necesaria para medir y controlar variables industriales en lazo cerrado en un entorno de laboratorio de control de procesos, utilizando MODBUS como protocolo de comunicación de datos. En la primera etapa de la investigación se definió un proceso de control representativo, que cuente con las características típicas de las aplicaciones industriales. En este caso se eligió realizar el control de velocidad de un motor de corriente continua por la posibilidad de los recursos y porque representa un caso típico en aplicaciones en la industria textil, por mencionar un ejemplo. Definido el proceso, se procedió a la selección de los equipos de comunicación inalámbrica a utilizar en el presente trabajo. Luego de ello, se pasó a la configuración de los mismos de acuerdo a las exigencias y requerimientos del proyecto, así como el diseño del entorno de supervisión para el control de velocidad del motor. En la segunda etapa se implementó la red inalámbrica en el laboratorio de Control Avanzado del Pabellón de Ingeniería Electrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú. En esta etapa se hicieron pruebas para corroborar las prestaciones de la red. Y por último, se realizaron las experiencias correspondientes para poner en funcionamiento el entorno de supervisiónÍtem Texto completo enlazado Desarrollo de una interfaz hombre-máquina aplicado a un sistema de detección de fallos en una planta intercambiador de calor(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-04-29) Orozco Loayza, Gustavo Armando; Sotomayor Moriano, Juan JavierLa presente tesis tiene como objetivo el desarrollo de una interfaz hombremáquina basada en una tarjeta de adquisición en una computadora. Esta interfaz, permitió visualizar y analizar la información proveniente de los sistemas de detección de fallos en los lazos de control de la planta estudiada. Asimismo, también permitió visualizar la evolución de las variables y actuar sobre estas cuando fue necesario. El trabajo propuesto incluyó, el estudio de metodologías de desarrollo de interfaces, el desarrollo de software de la interface visual, el desarrollo de las librerías de registro de información proveniente de los sistemas de detección de fallos y desarrollo del algoritmos de monitoreo y control de las variables de la planta objeto de estudio.Ítem Texto completo enlazado Sistema de detección de fallas para una bomba centrífuga(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-09-25) Barboza Cervan, Anderson Paulino; Sotomayor Moriano, Juan JavierEn la presente tesis se presenta el desarrollo de un Sistema de Detección de Fallas para una Bomba Centrifuga, que se basara en el método del análisis vibracional Los trabajos realizados incluyen el estudio de funcionamiento de la bomba centrifuga, la elección del método de detección de fallas y el diseño del Sistema de Diagnostico de Fallas que permita conocer el estado diseñado en la bomba centrifuga en la Planta Intercambiador de Calor, donde se realizan las pruebas. El sistema de Diagnostico de Fallas para la Bomba Centrifuga desarrollado, detecta de manera correcta, fallas de desalineamiento en las bombas centrifugas estudiadas.