Diseño e implementación de controladores PI y PID aplicado a plantas diseñadas con parámetros variables utilizando herramientas matemáticas y computacionales

Abstract

El presente proyecto inició en abril del año 2022 como una introducción al diseño en electrónica y resaltar su relación con los sistemas de control clásico, a fin de satisfacer la necesidad de poder corroborar aspectos teóricos de la disciplina mediante circuitos electrónicos analógicos que hagan la función de plantas y controladores de voltaje y así servir de ejemplo demostrativo, partió de ideas teóricas y comprobadas con simulaciones computacionales para luego plantear estrategias de implementación física realista y ser puestas a prueba en un laboratorio de electrónica general. Se trata de dos plantas que fueron diseñadas mediante la combinación de dos funciones de transferencia que no estén controladas y en función de su naturaleza, diseñárseles y aplicárseles controladores PI y PID con parámetros variables a fin de observar su efecto en la salida sobre la amplitud, el tiempo y la estabilidad global del sistema, con un agregado de análisis en el espacio de estados para evaluar el efecto que tiene la introducción de condiciones iniciales, todo lo anterior con las opciones de poder manejar estos aspectos dentro del sistema, siguió la metodología mixta porque se hizo una constante comparación cualitativa y cuantitativa entre los resultados teóricos y prácticos, el efecto de la no idealidad de los componentes electrónicos fue en gran medida la causante de las diferencias más notables. El resultado es una colección de circuitos electrónicos modulares que representan elementos en los sistemas de control, ya que hacen su misma función, todas las pruebas se hacen con el escalón unitario y su equivalente circuital por ser sencilla de manejar. Se concluye con la comparación de las gráficas de salida compartiendo similitud en la mayoría de casos son algunas diferencias esperables propias de los defectos de los materiales y técnicas empleadas.