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Heredia lvarez Carlos Andrs
Facultad de Ingeniera
Escuela de Electrnica y Telecomunicaciones
Universidad de Cuenca
Cuenca, Ecuador
[email protected]
Abstract.
This document discloses the main areas of application of control
theory and the
importance they have for the development of modern technologies,
a field example
application of modern control is taken and analyzes it so
detained to see how it works
and how it is influenced by the techniques and methods of
control.
Resumen
El presente documento tiene por objeto dar a conocer los
principales mbitos de
aplicacin de la Teora de Control y la gran importancia que
poseen para el desarrollo
de las tecnologas modernas, ejemplo de ello se tomar un campo de
aplicacin del
control moderno y se lo analizar de forma detenida para conocer
su funcionamiento y
la forma en la que es influenciado por las tcnicas y mtodos de
control.
Palabras clave: Control difuso, Controlador difuso.
I. INTRODUCCION
El desarrollo tecnolgico en el rea de control automtico en los
ltimos aos ha
constituido un papel muy importante en el avance de la ciencia y
en especial de la
ingeniera. Algunas de las reas en las que se ha incursionado
haciendo uso del control
automtico de sistemas son : en el manejo de misiles, vehculos
espaciales, en los
sistemas de robtica, procesos modernos industriales y de
fabricacin, asi por ejemplo
se utiliza control automtico en el control de presin,
temperatura, humedad, viscosidad
en las grandes industrias, creacin de sistemas de piloto
automtico en la industria
aeroespacial y en la creacin, montaje y diseo de automviles en
la industria
automotriz, estos son algunos de los pocos ejemplos de aplicacin
de la teora de control
la cual abarca mbitos mucho ms extensos dentro del desarrollo
tecnolgico actual.
II. DESARROLLO DE CONTENIDOS
A. Teora de control Moderno
La teora de control moderno se la puede considerar como una de
las disciplinas ms
atractivas de estudio actual, con un simple vistazo a nuestro
alrededor nos podemos dar
en cuenta que la mayora de los artefactos que nos rodean son
controlados de una otra
manera, as por ejemplo la puerta de un garaje , la computadora,
lavadora, sistema de
calefaccin..etc, y si vamos ms all nos encontramos con los
sistemas de control
utilizados por las industrias.
Para conocer el comportamiento de un sistema de control dinmico
es fundamental el
manejo adecuado de la teora de control la cual permitir un mejor
entendimiento de
dichos sistemas, los mismos que han permitido a la sociedad
actual lograr el
funcionamiento ptimo de sistemas dinmicos, mejorar la calidad y
abaratar los costos
de produccin, liberar de la complejidad a muchas rutinas de
tareas manuales etc.
Dentro delos sistemas de control es muy frecuente el uso de
dispositivos de diferentes
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tipos como por ejemplo, componentes elctricos, mecnicos,
hidrulicos, y
combinaciones de algunos de estos, por lo cual es importante un
manejo adecuado de
los mismos.
B. mbitos de aplicacin de la teora de control moderno. Los
mbitos de aplicacin de la teora de control son muy amplios entre
los ms
destacados se tienen:
Sistemas de control espaciales.
Dentro de los cuales se encuentran:
Sistemas de pilotaje de aviones.
Control de naves espaciales.
Control de sistema satelitales.
Control de radares.
Control de guiado de proyectiles
Sistemas de telecomunicaciones.
Sistema de control de velocidad.
Dentro de los cuales se encuentran:
Automovilismo
Manejo de motores y bandas transportadoras
Sistemas de control de aviones y drones
Manejo de aspas y molinos.
Sistema de control de temperatura.
Manejo de hornos y calderas
Sistemas de enfriamiento industrial
Sistemas de ventilacin domiciliarios
Control de temperatura en equipos electrnicos
Sistemas de enfriamiento vehicular y aeronutico
Control trmico en naves espaciales
Sistemas industriales, empresariales y domiciliarios.
Dentro de los cuales se encuentran:
Control de mquinas manufactureras
Control Numrico
Control de robots
Automatizacin industrial
Control de procesos qumicos
Control de equipos mdicos
Control de artefactos domiciliarios
Control de procesos petroqumicos
Control de sistema hidrulicos
Control y diseo de sistemas electrnicos y elctricos
Se debe recalcar que los mbitos de aplicacin antes descritos son
tan solo una pequea
porcin de lo que se pueden manejar mediante la teora de control,
para profundizar en
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el tema se tomar como referencia los sistemas de control de
temperatura y en especial
se har nfasis en el control de temperatura en hornos
elctricos.
C. Sistemas de Control de Temperatura. Sistemas de Control
Difuso de temperaturas para Hornos Elctricos.
En la actualidad el uso de hornos elctricos en las industrias
est muy desarrollado y
constantemente se est innovando en cuanto al desarrollo en su
estructura tecnolgica.
Un aspecto muy importante es el control de temperatura en los
mencionados hornos ya
que el factor trmico es de vital importancia a la hora de
obtener los resultados deseados
en un proceso de produccin industrial.
A continuacin se visualiza un esquema general de control de
temperatura de un horno
elctrico. Para capturar la temperatura del horno se utiliza un
termmetro, que es un
dispositivo analgico. La temperatura analgica que se obtiene se
convierte a una
temperatura de tipo digital mediante un convertidor A/D. Se toma
la temperatura
digital y se la ingresa en un controlador mediante una interfaz.
Esta temperatura digital
se compara con la temperatura de entrada programada, y si existe
un error el controlador
manda una alerta al calefactor, a travs de una interfaz,
amplificador y rel, para hacer
que la temperatura del horno adopte el valor deseado.
En la actualidad existen muchas maneras de controlar las
temperaturas generadas por
los hornos elctricos industriales, nos concentraremos en una
especfica denominada
Control Difuso de temperaturas, la misma que hace uso de un
sistema de control y
monitoreo computarizado, el cual ha proporcionado resultados muy
exitosos en el
control y manejo trmico de datos
Para desarrollar un correcto anlisis de un sistema de control
difuso de temperatura
para un horno elctrico se proceder a explicar lo que es, y en lo
que consiste un
sistema difuso para luego abordar su uso y aplicacin en los
hornos elctricos.
Sistemas difusos
Un sistema difuso de forma bsica y general consiste en un
programa de computadora
que hace uso de la Lgica Difusa, con la cual se pueden crear
modelos de razonamiento
humano que expresen el carcter ambiguo, impreciso y cualitativo
que este posee; de
esta manera sin el uso de modelos matemticos complicados se
pueda crear soluciones
a problemas complejos, o mal definidos, como para aceptar un
tratamiento por tcnicas
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convencionales, problemtica comn cuando se desea controlar
procesos relativamente
complejos.
Parmetros de diseo de un controlador difuso
1. Fusificacin y la interpretacin de un operador de fusificacin
o fusificador.
2. Base de datos.
3. Base de reglas.
4. Lgica de toma de decisiones.
5. Estrategias de defusificacin y la interpretacin de un
operador defusificador.
Arquitectura del controlador Difuso En esencia un sistema de
control difuso, est conformado de una estructura basada en
datos definidos mediante un conjunto de reglas difusas del tipo
si-entonces, las cuales,
poseen una cuantificacin lgica de la descripcin del experto de
cmo realizar un
control ptimo del sistema.
A continuacin se proporciona una descripcin grafica de la
arquitectura de un
controlador difuso y su implementacin en un horno elctrico:
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Control difuso
El uso de control difuso en hornos elctricos proporciona una
forma de control
adaptativo mediante el cual el controlador utiliza lgica difusa
para tomar decisiones en
lo concerniente al ajuste del proceso de temperatura del horno.
Mediante esta lgica se
comunica de una manera directa variables de tipo anlogo
(obtenidas mediante un
termmetro en el horno) que toman valores en un continuo, a
sistemas del tipo discretos
como los de los computadores que manipulan variables con valores
definidos en un
conjunto discreto.
III. CONCLUSIONES
El control automtico cumple un papel fundamental en el progreso
de la ingeniera y la ciencia. El control de sistemas automtico se
ha convertido en
una parte importante e indispensable en los sistemas de vehculos
espaciales, en
los sistemas robticos, en los procesos modernos de fabricacin y
en cualquier
operacin industrial.
En la actualidad la lgica difusa ofrece un amplio conocimiento y
nuevas posibilidades en el mbito laboral, gracias al desarrollo de
aplicaciones en el
campo de la automatizacin.
Los sistemas de control de temperatura en hornos elctricos
industriales son de vital importancia ya que un pequeo desajuste de
esta variable podra ocasionar
perdidas econmicas muy grandes a las industrias, por lo cual es
imprescindible
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utilizar un sistema de control de temperatura adecuado, como un
ejemplo de ello
tenemos los sistemas de control difusos.
IV. REFERENCIAS
[1] Katsuhiko Ogata, Ingeniera de control moderna,5th
ed.,Pearson, Jr., Ed. Berlin,
cap1,2010.
[2] ISSAC JIMENEZ E. Control de temperatura de un horno elctrico
mediante lgica
difusa. Obtenida el 30 de septiembre de 2015, de
http://jupiter.utm.mx/~tesis_dig/11597.pdf
[3] JULIO BORJA C. Diseo de un controlador difuso para el
control de temperatura de
un horno elctrico resistivo monofsico. Obtenida el 30 de
septiembre de 2015, de
http://www.unac.edu.pe/documentos/organizacion/vri/cdcitra/Informes_Finales_Investi
gacion/IF_ABRIL_2012/IF_BORJAS%20CASTA%D1EDA_FIEE.pdf.
