Sistema de control automático de una planta de laboratorio basada en 2 depósitos

Abstract

El objetivo del presente Trabajo Final de Grado es el desarrollo del sistema de control automático de una planta de laboratorio basada en 2 depósitos. Dicha planta puede configurarse para implementar sistemas de control de una entrada y una salida, o de varias entradas y varias salidas, en función de la medición de los diversos niveles y caudales. Las tareas realizadas han sido:  Determinación de la configuración hidráulica de la planta (conexión entre depósitos).  Selección de la electrónica necesaria, tanto de potencia para las bombas, como para la lectura de señales de los sensores.  Selección y configuración de un sensor de nivel por ultrasonidos.  Programación del firmware de la tarjeta de microcontrolador (de la familia Arduino) para el procesado de las señales y la comunicación con el PC.  Programación de la aplicación de PC en Matlab, para implementar los distintos algoritmos de control y la comunicación con la tarjeta de microcontrolador. El entorno desarrollado en Matlab es flexible para permitir la implementación de algoritmos de control diversos, permitiendo su fácil modificación y uso, tanto para personas expertas como gente que no lo es en el uso de dicha herramienta. Se han desarrollado con detalle, a modo de ejemplo práctico, los siguientes algoritmos de control:  Control PID de sistema de una entrada y una salida.  Control PID de sistema de dos entradas y dos salidas, con y sin desacoplamiento. La comunicación e interacción entre Matlab y Arduino se ha realizado mediante el envío de mensajes por puerto serie, definiéndose un protocolo para las distintas tareas: envío de medición, envío de acción de control, etc. En principio, la idea es que la tarjeta Arduino funcione como una tarjeta de adquisición de datos con cierta capacidad de procesamiento (por ejemplo para el muestreo basado en eventos), de forma que el algoritmo de control se implemente en Matlab. Además, el sistema de control desarrollado es flexible y fácilmente adaptable a la adición de nuevos elementos en el sistema de control de la planta (actuadores o sensores).