Desarrollo de herramientas libres para el análisis e identificación de sistemas y el ajuste de controladores PID

Abstract

En este proyecto se desarrollarán un total de cuatro aplicaciones informáticas. Estas aplicaciones pertenecen al ámbito de la ingeniería de control, permitiendo tanto la identificación de sistemas y el estudio de su comportamiento, o la optimización de un PID. Estas aplicaciones están desarrolladas en el lenguaje de programación Python y son de uso libre. Nuevas aplicaciones, o siguientes versiones de las ya desarrolladas, pueden ser encontradas en la siguiente página web: https://github.com/AlexMartinez95/ Una de las aplicaciones posee el nombre de “Obtencion-de-una-f.d.t”. Esta aplicación permite ajustar de manera manual una función de transferencia mediante la inserción de datos experimentales. La aplicación hace una gráfica con los datos insertados, el usuario posee unas deslizaderas que dibujan una segunda gráfica, estas deslizaderas poseen las variables típicas de una función de transferencia. Se muestra un valor del error entre ambas gráficas para determinar el grado de similitud entre ambas. La siguiente aplicación recibe el nombre de “Fdt-ante-diferentes-entradas”. Escribiendo una función de transferencia en la aplicación, se pueden elegir diferentes entradas (U(s)) para observar su comportamiento. La tercera en nombrar, será la denominada “Representa_la_inversa_de_laplace”, de nuevo, escribiendo la función de transferencia se puede obtener la representación gráfica de la inversa de Laplace de la salida de la misma, es decir, y(t), además también se puede obtener la derivada de y(t) y su integral. La última aplicación, “Respuesta-de-PID” simulará un sistema en bucle cerrado con un controlador P, PD, PI o PID en función de lo que el usuario seleccione, se muestra gráficamente el comportamiento ante cambio de referencia escalón y la respuesta ante perturbaciones, los parámetros de los controladores son modificables para obtener la respuesta deseada; para ello y además de la representación gráfica, se calculan y dibujan por pantalla diversas variables, tales como el IAE, el tiempo de establecimiento, o la sobreoscilación.

In this project, a total of four computer applications will be developed. These applications belong to the field of control engineering, allowing both the identification of systems and the study of their behavior, or the optimization of a PID. These applications are developed in the Python programming language and are free to use. New applications, or following versions of those already developed, can be found on the following web page: https://github.com/AlexMartinez95 One of the applications has the name "Obtencion-de-una-f.d.t". This application allows you to manually adjust a transfer function by inserting experimental data. The application makes a graph with the inserted data, the user has some sliders that draw a second graph, these sliders have the typical variables of a transfer function. An error value between both graphs is shown to determine the degree of similarity between both. The following application is called "Fdt-ante-diferentes-entradas". By writing a transfer function in the application, different inputs (U (s)) can be chosen to observe its behavior. The third to be named, will be called "Representa_la_inversa_de_laplace", again, writing the transfer function you can obtain the graphical representation of the Laplace inverse of its output, that is, y(t), in addition you can also obtain the derivative of y(t) and its integral. The last application, “Respuesta-de-PID” will simulate a closed-loop system with a P, PD, PI or PID controller depending on what the user selects, it graphically shows the behavior before step reference change and the response before disturbances, the parameters of the controllers are modifiable to obtain the desired response; for this and in addition to the graphic representation, various variables are calculated and drawn on the screen, such as the IAE, the settling time, or the overshoot.