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http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/13851
Título : | Evaluación y análisis comparativo de las estrategias de sintonización, optimización y aproximación de controladores de orden fraccionario aplicados a sistemas mecatrónicos. |
Autor : | Córdova Vivanco, Luis Aníbal |
Director(es): | Calderón Córdova, Carlos Alberto |
Tribunal (Tesis): | Caraballo Núñez, Miguel Ángel Gunsha Morales, Alfonso Javier |
Palabras claves : | TECNOLOGÍA Y CIENCIAS DE LA INGENIERÍA;CONTROL AUTOMÁTICO;CONTROL AUTOMATICO PID (CONTROLADOR);MÉTODOS DE SINTONIZACIÓN;ALGORITMOS DE OPTIMIZACIÓN;INDICE DE DESEMPEÑO;ALGORITMOS DE APROXIMACIÓN |
Fecha de publicación : | 4-ene-2020 |
Editorial : | Escuela Superior Politécnica de Chimborazo |
Citación : | Córdova Vivanco, Luis Aníbal. (2020). Evaluación y análisis comparativo de las estrategias de sintonización, optimización y aproximación de controladores de orden fraccionario aplicados a sistemas mecatrónicos. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba. |
Identificador : | UDCTIPEC;20T01305 |
Abstract : | A comparative evaluation of the performance of the different fractional order PID controllers (FOPID) applied to FODPT processes was performed, the process used in this study is a DC motor. Four steps are used in the design procedure of FOPID controllers: tuning methods, optimization algorithms, performance indexes and approximation algorithms. In each of these stages there is a variety of methodologies and algorithms, which makes the design of a FOPID controller applied to a particular process complex. For the comparative analysis four (4) tuning methods were used: Ziegler-Nichols, Amstrom-Hagglund (AMIGO), Chien-Hromes-Reswick (CHR) and Cohen Coon (CC); In addition, (3) Nelder-Mead optimization algorithms (NM), the internal point (IP) and the sequential quadratic programming algorithm (SQP) were applied; With respect to the phase of approximation of fractional order to whole order, three (3) algorithms were used: Crone, Matsuday Carlson; and finally to quantify the performance of the tuning method and used four (4) error rates: ISE, IAE, ITSE and ITAE. As a result of this work, 180 FOPID controllers were generated, of which it is shown that, when applying the ZN tuning algorithm, together with the SQP optimization algorithm, selecting the ITAE performance metric and the Matsuda approximation algorithm, it becomes in the optimal communication of strategies applied to the design of FOPID controllers. The closed loop simulation between this controller and the process gave us the best results in the temporal response, an elongation percentage of 1.07% was obtained and an establishment time of 1.3 milliseconds. Finally, it is recommended to use the plant identified by the PID Tuner tool, this first-order model with delay time has better simulation results in the temporal parameters with respect to the other models. |
Resumen : | Se realizó una evaluación comparativa del desempeño de los diferentes controladores PID de orden fraccionario (FOPID) aplicados a procesos FODPT, el proceso utilizado en este estudio es un motor DC. En el procedimiento de diseño de los controladores FOPID se utilizan cuatro etapas: métodos de sintonización, algoritmos de optimización, índices de desempeño y algoritmos de aproximación. En cada una de estas etapas existe una variedad de metodologías y algoritmos, lo cual vuelve complejo el diseño de un controlador FOPID aplicado a un proceso en particular. Para el análisis comparativo se utilizó cuatro(4 )métodos de sintonización: Ziegler-Nichols, Amstrom-Hagglund (AMIGO) , Chien-Hromes-Reswick (CHR)y Cohen Coon ( CC); además se aplicó (3)algoritmos de optimización Nelder-Mead (NM) , el punto interior (IP) y el algoritmo secuencial de programación cuadrática (SQP ); con respecto a la fase de aproximación de orden fraccional a orden entero, se utilizo tres (3) algoritmos: Crone,Matsuday Carlson; y finalmente para cuantificar el desempeño de, método de sintonización e utilizaron cuatro (4) índices de error: ISE,IAE,ITSE e ITAE. Como resultado del presente trabajo se generaron 180 controladores FOPID, de los cuales se muestra que, al aplicar el algoritmo de sintonización de ZN, junto con el algoritmo de optimización SQP, seleccionando la métrica de desempeño ITAE y el algoritmo de aproximación Matsuda, se convierte en la comunicación optima de estrategias aplicadas al diseño de controladores FOPID. La simulación en lazo cerrado entre este controlador y el proceso nos entregó los mejores resultados en la respuesta temporal, se obtuvo un porcentaje de sobre elongación de 1.07% y un tiempo de establecimiento de 1.3 milisegundos. Finalmente, se recomienda emplear la planta identificada por la herramienta PID Tuner, este modelo de primer orden con tiempo de retardo presenta mejores resultados de simulación en los parámetros temporales con respecto a los otros modelos. |
URI : | http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/13851 |
Aparece en las colecciones: | Maestrias: Modalidad Proyectos de Investigación y Desarrollo |
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