Análisis comparativo del desempeño de controladores discretos PID y difuso evaluados en un sistema de transferencia de calor

Abstract

La presente tesis realiza la comparación de los controladores PID discretos y difuso, evaluados en un sistema de transferencia de calor considerando la ducha eléctrica para este propósito por ser de mayor uso y quizá el de menor costo, mediante la construcción de un sistema embebido con un convertidor AC-AC por ángulo de fase, desarrollada con la tarjeta STM32F4Discovery y las placas: detector de cruce por cero, interfaz de potencia, modulo Bluetooth como principales elementos, mientras la programación es desarrollada en Matlab-Simulink con la librería Waijung. Con el sistema embebido desarrollado se adquiere las señales de temperatura que se transfiere mediante Bluetooth a la computadora y son almacenadas en Excel mediante la aplicación desarrolla en LabView. Los datos obtenidos permiten identificar la función de transferencia mediante Matlab-Ident que a la vez permiten desarrollar el PID estándar con la aplicación PID Tuner de Matlab y encontrar las constantes proporcional, integral, derivativo que sirve para desarrollar los PID discretos de forma posicional, velocidad y difuso. Los PID discretos posicional, velocidad y difuso son simulados con o sin ruido en Simulink y también son desarrollados con la librería Waijung para ser programados en el sistema embebido de manera individual, para realizar el control de temperatura de la ducha eléctrica y verificar su resultado. Con los resultados obtenidos se realiza la comparación entre los PID simulados y reales, donde se establece que el PID difuso como la mejor opción, debido al tiempo de establecimiento menor en la simulación con o sin ruido, mientras en el real alcanza más rápido la temperatura de referencia con una oscilación de ±1.5ºC aproximadamente que es imperceptible para el usuario, con una potencia media de consumo de 1806.92 vatios que determina que el sistema embebido ahorra consumo de energía.