Maskay

Estrategia de control pasivo tolerante a fallas par un Sistema no lineal: Aplicación a un sistema de control de nivel sin interacción de dos tanques cónicos

Abstract: In practical engineering systems, unknown actuator, sensor or system component faults frequently occur, which results from component and interconnection failures, degrade control performance, system stability, and profitability, and even arise hazardous situation. To avoid abnormal activity like faults and maintain system control performance subject to faults occurring into the system, the Fault-tolerant Control (FTC) is a realistic approach to address the unwanted situation. The two-tank conical system is widely used in chemical and food process industries because of its greater advantages. The non-interacting configuration of the two-tank conical system is highly nonlinear due to its shape and varying area of the tank thought the height of the tank, as a consequence level control of this system is extremely difficult. The paper attributes to design a Passive Fault-tolerant Control Strategy (PFTCS) for a Two-tank conical Non Interacting Level Control System (TTCNILCS) subject to the major system (leak), sensor, and actuator faults with external process disturbances. PFTC will increase system control performance and system stability acceptable level in the presence of sensor, system, and actuator faults. The simulation results demonstrate the proposed PFTC strategy has definite fault tolerant ability against the system and actuator faults also it has good disturbance rejection capability. To verify the efficacy of the proposed PFTC strategy Mean Square Error (MSE) and Root Mean Square Error (RMSE) Integral Absolute Error (IAE) indices are used.

Resumen: En los sistemas de ingeniería práctica, con frecuencia ocurren fallas desconocidas en el actuador, sensor o componente del sistema, que resultan de fallas de componentes e interconexión, degradan el rendimiento del control, la estabilidad del sistema y la rentabilidad, e incluso surgen situaciones peligrosas. Para evitar actividades anormales como fallas y mantener el rendimiento del control del sistema sujeto a fallas que ocurren en el sistema, el Control tolerante a fallas (FTC) es un enfoque realista para abordar la situación no deseada. El sistema de dos tanques cónicos se usa ampliamente en las industrias químicas y de procesos alimentarios debido a sus mayores ventajas. La configuración no interactiva del sistema de dos tanques cónicos es altamente no lineal debido a su forma y al área variable del tanque a través de la altura del tanque, por lo que el control de nivel de este sistema es extremadamente difícil. Este trabajo se lo realiza para diseñar una estrategia de control tolerante a fallas pasivas (PFTCS) para un sistema de control de nivel sin interacción de dos tanques cónicos (TTCNILCS) sujeto al sistema principal (fugas), fallas del actuador con perturbaciones externas del proceso. PFTC aumentará el rendimiento del control del sistema y la estabilidad del sistema en un nivel aceptable en presencia de fallas del sistema y del actuador. Los resultados de la simulación demuestran que la estrategia PFTC propuesta tiene una capacidad de tolerancia a fallas definida contra las fallas del sistema y del actuador, y también tiene una buena capacidad de rechazo de perturbaciones. Para verificar la eficacia de la estrategia de PFTC propuesta, se utilizan los índices de Error absoluto cuadrático medio (MSE) y Error cuadrático medio (RMSE).

Red de alimentación en tecnología SIW para redes de antenas en banda milimétrica

Resumen: La investigación propone diseñar una red de alimentación en tecnología SIW (Subtrate Integrated Waveguide) para redes de antenas que trabajan en la banda milimétrica. Ésta red usa como base un divisor de potencia tipo T con tecnología SIW. La red es útil para redes de antenas con tecnología 5G. El divisor tipo T tiene como característica principal la simetría en sus puertos de salida, es decir las longitudes de onda de las dos ramas de salida se mantienen iguales con referencia al puerto de entrada. La división de voltaje se logra compensar mediante un tabique central en el divisor tipo T. En base a los resultados las prestaciones de la red de alimentación son validadas, con tecnología SIW se obtiene el mismo comportamiento en la distribución de campo eléctrico de una guía de onda normal. Además, la red de alimentación reduce el peso y pérdidas en el conductor que se presentan en las guías de onda tradicionales.

Abstract: The research proposes to design a power supply network in SIW technology (Substrate Integrated Waveguide) for antenna arrays in millimeter bands. This network uses as base a T-type power splitter with SIW technology. The network is useful for networks of antennas with 5G technology. This T-type power splitter has as its main characteristic the symmetry in its output ports, that is, the wavelengths of the two output branches remain the same with reference to the input port. The division of voltage is achieved through a central partition in the T-type power splitter. Based on the results the benefits of the power supply network are validated, with SIW technology get the same behavior in the electric field distribution as in a normal waveguide. Perhaps, the power supply network reduces the weight and losses in the conductor that are presented in the traditional waveguides.

Modelamiento y simulación de un quadrotor mediante la integración de Simulink y SolidWorks

Resumen: El propósito de este trabajo fue el de realizar el modelo dinámico de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) tipo quadrotor, que simule el comportamiento real del mismo, de tal manera que el quadrotor pueda realizar sus movimientos básicos con el mínimo error posible. Para realizar dicho modelo matemático se consideró al quadrotor como un cuerpo rígido de seis grados de libertad en donde el sistema es dividido en coordenadas traslacionales y rotacionales al manejar una técnica para la modelación, mediante las ecuaciones de Euler-Lagrange, y así obtener la función de transferencia, expresada en las plantas del modelo dinámico que describe el comportamiento del quadrotor. La dinámica rotacional del VANT fue definida por los principales momentos de inercia, los cuales fueron hallados en el centro de masa del vehículo, dichos momentos fueron estimados a través del software de entorno CAD Solidworks. Para ello, el quadrotor se ensambló allí con el mínimo de partes posibles y luego el diseño se exportó a Simulink para complementar los resultados de la simulación con una animación en 3D del movimiento. Al diseño de la estructura se le implementó una estrategia de control que estabiliza las plantas ya descritas y se corroboró el funcionamiento del sistema al aplicar al mismo, perturbaciones externas como lo son las ráfagas de viento y masas variables que puedan producir inestabilidad durante el vuelo, logrando que ante este tipo de señales el sistema reaccione de forma controlada. En los resultados se observó que la simulación de una ráfaga de viento en donde el VANT cambio su posición en los ejes de desplazamiento horizontal, este mismo logró llegar nuevamente a su posición de referencia en menos de doce (12) segundos. Lo anterior constituye una importante aplicación de la dinámica rotacional del Vehículo Aéreo No Tripulado, al utilizar Simulink y la librería Simscape Multibody en conjunto con Solidworks, lográndose una herramienta de gran interés y por ende un aporte significativo para el estudio de los VANT, dando posibilidad del uso de una herramienta práctica para el diseño de quadrotores, enfocados en diferentes aplicaciones, tales como la agricultura de precisión.

Abstract: The current research paper presents the dynamic model from a UAV (Unmmaned Aerial Vehicle) type quad copter. The mentioned model simulates closest behavior, respect to a real performance when realizes basic movements. In order to develop the math, model the quadcopter has been considered as a rigid object with 6 DOF (six degrees of freedom), which is divided into translational and rotational coordinates, using a technique based on Euler-Lagrange Equations to model. In that way is possible to acquire the expressed transfer function on the quadcopter dynamic model. The UAV’s rotational dynamic is defined by the most important inertia moments, located in the vehicle center of mass. The inertia moments had been estimated using ‘Solidworks’ software. To achieve it the quadcopter was assembled with a minimum quantity of parts, after that, the design was uploaded into Simulink software to add complete the results including a 3d animation. A Control Strategy was attached to the quadcopter design, to stabilize the described plants, finally the performance is corroborated applying him external perturbations like gusts of wind, variable masses, looking to create instability during the flight, expecting for a system controlled reaction. The results showed the UAV stabilize to his reference position in less than twelve seconds (12) against a gust of wind that caused its horizontal displacement. This is an important application of the rotational dynamics of the UAV, using Simulink and the Simscape Multibody library in conjunction with Solidworks. Achieving a tool of great interest and therefore a significant contribution to the study of UAVs, giving the possibility of using of a practical tool for the design of quadrotors focused on different applications, such as precision agriculture.