Abstract:
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En el ámbito de la investigación existen gran variedad de trabajos relacionados con el
control de levitadores magnéticos, algunos de estos trabajos comprueban sus resultados
únicamente mediante simulación y otros utilizan resultados experimentales o ambos. Se
aplican en ellos diferentes técnicas de control, desde control clásico [4, 8], hasta control
lineal robusto [14], pasando por control adaptativo [11], control por ganancia programada,
control difuso [8], control mediante linealización por realimentación [6, 7], control por
redes neuronales [18] o control en modo deslizante [1, 4, 9, 16 ]. La mayor parte de estos
trabajos explican las propiedades y ventajas del controlador bajo estudio realizando una
comparación exclusivamente con un único controlador, habitualmente un PID, pero no existe una comparativa entre un abanico mayor de controladores. Este es el principal
objetivo de este proyecto, la realización de un estudio comparativo con un número mayor
de controladores mediante comprobación experimental en la misma planta.
En el ámbito docente en ingeniería de control, los sistemas de levitación magnética tienen
un especial interés para la realización de laboratorios y demostraciones en clase. En
primer lugar, porque permite profundizar en las bases teóricas de una forma más
motivante para los alumnos. Y en segundo lugar, porque permite a los estudiantes
enfrentarse a problemas reales de control, acortando de esta manera la distancia entre los
conocimientos teóricos y las aplicaciones reales. La propuesta de diferentes experimentos
aplicables tanto en estudios de grado como de postgrado en ingeniería de control es el
segundo objetivo de este proyecto.
El levitador magnético utilizado en este proyecto es el modelo 33-210 del fabricante
Feedback Instruments Ltd., y a partir de ahora y durante toda la memoria utilizaremos el
término Maglev para referirnos a él. En el momento de comenzar este proyecto el Maglev
acababa de llegar al laboratorio de SEC, por este motivo aún estaba pendiente de ser
instalado y no existía ningún trabajo previo dentro del grupo relacionado con levitación
magnética. Esto motivó que hubiesen dos objetivos previos a la realización de los
experimentos, el primero fue la puesta en marcha del equipo y el segundo la búsqueda
bibliográfica del estado del arte en control de levitadores magnéticos.
La elección de los controladores bajo estudio se realizó teniendo en cuenta que la
levitación magnética es un proceso no lineal. Esto implica que para utilizar métodos de
control lineal sea necesario linealizar el sistema en torno a un punto de trabajo, mientras
que los métodos de control no lineal pueden trabajar directamente con sistemas no
lineales. La teoría indica que para desviaciones grandes respecto al punto de trabajo el
controlador lineal debe perder su efectividad, mientras que el controlador no lineal debe
trabajar con la misma efectividad independientemente del punto de trabajo. Otro aspecto
que se tuvo en cuenta a la hora de escoger los controladores bajo estudio fue la robustez
ante incertidumbres en el modelo de la planta, esto fue motivado porque únicamente se
disponía del modelo facilitado por el fabricante. Pero no existía la posibilidad de realizar
mediciones sobre el equipo para certificar la exactitud de los parámetros, ni del modelo. |