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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/8810| Título : | INTEGRACION DE TOPICOS PARA CONTROL TOLERANTE A FALLAS EN LA ACTUALIZCION DEL PROGRAMA DE DINAMICA Y CONTROL DE PROCESOS DE INGENIERIA QUIMICA |
| Autor : | CABALLERO DOMINGUEZ, FRANCISCO VIDAL |
| Fecha de publicación : | 2023 |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/8810 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | CABALLERO DOMINGUEZ, FRANCISCO VIDAL |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2023 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2022-2023 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | Licenciatura |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | nivel superior |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: Integrar el tópico de control tolerante a fallas (CTF) en la actualización del programa de estudios de la asignatura de dinámica y control de procesos (DyCP) de la FES Zaragoza y en la creación de un diplomado con característica dual para la UNAM. Objetivos especificos: - Desarrollar un tutorial con el tópico de control tolerante a fallas con licencia creative commons. - Armar un sistema de tanques que incluya las filosofías del control tolerante a fallas (CTF). - Escribir al menos una práctica para CTF que permita su aplicación y/o visualización de acuerdo a la situación de la pandemia. - Realizar videos y recursos audiovisuales con el tópico de CTF orientado a la ingeniería Química para su uso en situaciones que lo ameriten. - Generar una propuesta de actualización del programa de estudios para la asignatura DyCP. - Producir un borrador de un programa de estudios a nivel diplomado que incluya CTF para su impartición a nivel presencial y/o virtual. El título tentativo es: "Tópicos avanzados de control de procesos". |
| metadata.dc.description.strategies: | La metodología se divide en tres actividades: 1. Diseño, codificación de los observadores.- Los 3 tanques existentes en Laboratorio de Ing. Química se modelan por un conjunto de 3 ecuaciones diferenciales no lineales (linealizadas para su estudio en el espacio de estados): x° = Ax +Bu (forma matricial eq 1) La matriz A contiene los términos de flujo de salida de los tanques en función de x (el nivel del líquido en cada tanque) la matriz B es función de los flujos de alimentación (u). La medición del estado: y = Cx (eq 2) Donde los elementos dentro de la matriz C representan las señales, en este caso son sensores de ultrasonido y arrojan las mediciones virtuales de (y1e, y2e y y3e o nivel del líquido). Cada uno de los observadores debe verificar su característica dinámicas a partir los criterios de controlabilidad y observabilidad [1] . 2. Armado total del sistema de tanques (ver figura 1 PDF).- Se emplean sensores (mediciones de ultrasonido) para monitorear la altura del nivel del líquido para cada uno de los tanques (Y1, Y2 y Y3), así como válvulas de control de flujo de agua. De este modo el observador tipo Luenberger [2] se desempeña en el sistema mediante la expresión: x e = Ax + Bu + L[ye Y] (eq 3 A, B, y e ye provienen de las definiciones de eq 1 y eq 2). Donde x e representa el nivel estimado que arroja el observador. Cada 'ye' debe asegurarse que su ganancia (L) garantice la estabilidad. Se emplearán las Toolbox de Matlab (licencia adquirida por la UNAM) para el cálculo de L a partir de la resolución de desigualdades matriciales lineales (LMI). Finalmente debe recordarse que el enfoque activo demanda un observador por cada medidor y cada válvula (por eso eq 3 es de carácter vectorial). Todas las señales se codificarán en interfaz Arduino Matlab y dispuesta en una PC de alto desempeño que actulmente se tiene a disposición, las señales continuas a discretas se realizará con el filtrado que ofrece el software LabVIEW (y que pretende comprarse en esta propuesta). 3. Experimentación y Verificación del sistema de control tolerante a fallas.- El sistema se arrancará y se verificará que el control de nivel sea funcional a partir de alimentar disturbios o perturbaciones en la entrada, una vez comprobado; se provocarán fallas en los diferentes sensores y válvulas (por ejemplo se desconectan a propósito), para demostrar que los observadores que han sido diseñados para cada válvula y medidor generarán un residuo que será capaz de detectar y aislar la falla, de este modo, el sistema de control debe re configurarse para que el proceso continúe dentro de un límite permitido a pesar de la presencia de la falla [3,4] Lo anterior será registrado en video para generar material audiovisual y que los alumnos tengan acceso al mismo. Las actividades se realizarán con los participantes: 1 y 2 en remoto con la ayuda de los tesistas. 2 y 3 con protocolos de sana distancia y con trabajo en relevos y supervisados de manera continua. |
| metadata.dc.description.goals: | Metas 1er año: 1. Armar e instrumentar el sistema de tanques, así como su vinculación y adquisición de datos en la PC. 2. Generar los códigos para los observadores del sistema de fallas. 3. Arrancar el sistema y ajustar las inconsistencias que puedan presentarse 4. Integrar el sistema de control tolerante a fallas y comprobar su perfecto acoplamiento 5. Realizar las acciones pertinentes para validar los resultados obtenidos. 6. Participar en un foro de difusión o congreso 7. Escribir la práctica que reforzará la asignatura de DyCP. 8. Realizar videos tutoriales de apoyo a la practica del sistema de control tolerante a fallas. 9. Escribir la práctica para las situaciones del diplomado, evaluando la mejor forma de realizarse. 10. Escribir las modificaciones y enriquecimiento del currículo para la asignatura de DyCP. 11. Escribir el programa de estudios del diplomado, tentativamente se llamará: "Tópicos avanzados de control de procesos" 12. Asistencia a un foro educativo para la difusión de los resultados finales. Metas 2do año: 7. Escribir la práctica que reforzará la asignatura de DyCP. 8. Realizar videos tutoriales de apoyo a la practica del sistema de control tolerante a fallas. 9. Escribir la práctica para las situaciones del diplomado, evaluando la mejor forma de realizarse. 10. Escribir las modificaciones y enriquecimiento del currículo para la asignatura de DyCP. 11. Escribir el programa de estudios del diplomado, tentativamente se llamará: "Tópicos avanzados de control de procesos" 12. Asistencia a un foro educativo para la difusión de los resultados finales. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | Como es bien sabido la asignatura de dinámica y control de procesos de la FES Zaragoza ha distinguido a la carrera de ingeniería química desde hace 48 años. Así que la revisión del programa es algo que se requería, pues hasta donde se tiene conocimiento, la última revisión se aprobó por el H consejo el 13 de agosto de 2013. Básicamente se analizó su secuencia y actualidad de los temas, asimismo, se revisó la generalidad de los temas y se redactó de manera expedita, para que se revisen los tópicos de mejor manera y de este modo, si los alumnos realizan una búsqueda sea lo más directa posible. También se evaluó como el contenido debe estar en sintonía con los instrumentos y llevar a cabo la automatización y monitoreo da partir de emplear herramientas actuales como el uso del microprocesador Arduino y el empleo de software LabVIEW (este último comprado con los recursos de este proyecto). El empleo del software Matlab cuya licencia gozan los estudiantes de la UNAM o el uso de la alternativa libre Scilab, serán empleadas en las practicas a realizar y que son una novedad en el contenido del programa de la asignatura La participación del maestro Alexis Marco Antonio Romero Pérez fue destacada pues obtuvo su grado en temas de este tipo y se plasmó su experiencia que puede verse en los videos realizados para este fin. A pesar de que el proyecto se recortó a un año, se considera que tenemos un avance del 80% considerando que solo debemos ajustar los borradores tanto del programa de la licenciatura como del contenido del borrador para entregarlos a la instancia encargada en nuestra institución. Finalmente es importante establecer que se ejerció el recurso de la mejor manera posible y solo quedo una pequeña parte de presupuesto destinado a becas. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | 1. Armar e instrumentar el sistema de tanques, así como su vinculación y adquisición de datos en la PC. 2. Generar los códigos para los observadores del sistema de fallas. 3. Arrancar el sistema y ajustar las inconsistencias que se presentan en la señal eléctrica de la válvula de control. 4. Simular el sistema de control tolerante a fallas. 5. Participar en dos congresos. 6. Redacción de cuatro prácticas que reforzará la asignatura de DyCP. 7. Realizar videos tutoriales de apoyo a la práctica del sistema de control tolerante a fallas y softwares de simulación. 8. Escribir las modificaciones y enriquecimiento del currículo para la asignatura de DyCP. 9. Escribir el programa de estudios del diplomado llamado "Tópicos avanzados de control de procesos" |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Estudios Superiores (FES) Zaragoza |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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