Resumen

Los modelos matemáticos que permiten comprender un sistema y predecir o simular su comportamiento suelen presentar inconvenientes cuando se cuenta con poca información a priori o se desconocen los parámetros físicos. Por esa razón, en este trabajo se presenta la identificación de sistemas como estrategia para abordar la construcción de modelos dinámicos complejos, proponiendo soluciones para tratar el comportamiento no-lineal de un sistema neumático, representado por un actuador de doble efecto y un par de válvulas proporcionales para el control de la presión de alimentación y el caudal. Se presenta una aproximación al modelo matemático para determinar el orden del sistema, la identificación en lazo abierto y lazo cerrado y la comparación entre modelos de procesos RX y RMAX, con diferente orden,  para concluir con simulaciones comparativas entre la respuesta del sistema real y la del identificado.

I. INTRODUCCIÓN

Los sistemas neumáticos se utilizan frecuentemente en la automatización de maquinaria y procesos industriales, particularmente por su ventajosa relación fuerza/peso y su bajo costo, y además por su facilidad de mantenimiento y por ser una fuente de energía no contaminante y libre de propiedades explosivas [1]. La flexibilidad y variedad de aplicaciones en las que se pueden aplicar estos sistemas contrasta con su naturaleza compleja, caracterizada por la presencia de parámetros físicos con una alta no-linealidad, relacionados con la compresibilidad del fluido y las fuerzas de fricción [2]. Bajo esas condiciones, los sistemas neumáticos tienden a comportarse irregularmente, dificultando la precisión y la exactitud en aplicaciones de posicionamiento o aplicación de fuerza fija; por lo tanto, se determina que, como parte del diseño del sistema, se requiere de un análisis de su dinámica para definir una apropiada estrategia de control.

Para el análisis de la dinámica de un sistema se recurre al uso de modelos matemáticos, útiles para comprender el sistema y predecir o simular su comportamiento. Las tareas de diseño y análisis de procesos, al igual que las técnicas avanzadas para el diseño de controladores, detección de fallas, optimización, supervisión y diagnóstico de componentes, están basadas en modelos de procesos [3]. La identificación de sistemas cubre el problema de construir modelos dinámicos en los casos en que existe insignificante información a priori, y las pocas propiedades que se conocen del sistema son unos cuantos parámetros físicos [4]. Ese es el caso del sistema neumático considerado en el presente documento. Se trata de un cilindro de doble efecto precedido por dos válvulas proporcionales para regular la presión de alimentación y el caudal, que junto a los demás componentes de la Fig. 1 conforman un sistema de actuación al que se le desea establecer, en trabajos posteriores, estrategias de control de posición y fuerza (mediante la diferencia de las presiones de las recámaras del actuador).

• Materias:Tiempos y movimientos Sistema dinámico (Matemáticas) Movimientos mecánicos Modelos matemáticos
• Subjects:Predetermined motion time systems Dynamic system (Mathematics) Mechanical movements Mathematical models
• Palabras claves:Identificación paramétrica; Lazo abierto; Lazo cerrado; Linealización; Modelo dinámico; SBPA.
• Keywords:Parametric identification; Open loop,Closed loop; Linearization; Dynamic model; PRBS