Implementación de prototipo de cámara hiperbárica portátil, con control PID

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo principal el desarrollo de un controlador de presión de oxígeno contenido dentro de una cámara hiperbárica que no cuenta con cierre hermético, para que la misma pueda cumplir con las necesidades mínimas indicadas por los especialistas, que serán presentadas en el capítulo 1, de manera óptima, durante el tiempo de tratamiento. Para la elección del controlador se realizaron pruebas experimentales con un microcontrolador PIC, para los diversos tipos de control (P, PI, PD y PID), y, al mismo tiempo, pruebas simuladas con la herramienta Simulink, del programa MATLAB. Además, fueron comparados dos métodos para el diseño del controlador: el método de la respuesta al escalón de Ziegler-Nichols y el método del ángulo faltante. Con los resultados obtenidos, se logró demostrar que es posible compensar las fugas de oxígeno y mantener, el mayor tiempo posible, la presión de trabajo constante, según las especificaciones de los médicos. Finalmente, se concluye que el controlador adecuado para esta aplicación, es el control PID desarrollado con el método de Ziegler-Nichols, por su menor sobreimpulso, menor tiempo de establecimiento y su efecto de corrección del error (eliminación offset).

This thesis' main objective is to develop a controller for the pressure generated by the oxygen contained inside a hyperbaric chamber with no hermetic seal, so that it can accomplish optimally the requisites indicated by the specialists (which will be shown in chapter 1),during the treatment. For the election of the controller, experimental tests were carried out with a PIC microcontroller for the different types of control (P, PI, PD, and PID), as well as simulated tests with MATLAB's Simulink tool. Additionally, two methods for controller design were compared: Ziegler-Nichols' step response method and the root locus approach. With the obtained results, it was demonstrated that the oxygen leaks were able to be compensated, maintaining the pressure operation point constant as much as possible in accordance with the medics' specifications. Finally, it is concluded that the adequate controller for this application is the PID controller designed with Ziegler-Nichols' method due to its smaller overshoot, its smaller settling time and its error correction effect (offset elimination).