Control de la temperatura generada por una celda de peltier utilizando controlador PI optimizado con enjambre de partículas
Date
2018
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Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
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La generación de temperatura para diversas aplicaciones es un tema de gran importancia en el área de la ingeniería, no solo por el hecho de generar temperatura, sino de buscar maneras eficientes para hacerlo, que satisfagan las condiciones deseadas. También de optimizar el funcionamiento de los sistemas de temperatura, buscando alternativas de control que logren mejorar el desempeño de estos sistemas. Este trabajo presenta el uso de celdas Peltier como una alternativa para generar temperatura, con la construcción de un prototipo que puede ser portable y funcionar como sistema calefactor o como sistema refrigerador gracias a la principal característica de la celda Peltier de generar una diferencia de temperatura entre sus caras cuando circula una corriente a través de esta. Cabe destacar que dicho prototipo puede ser usado en aplicaciones de medicina, laboratorios o domésticas. El desarrollo de este trabajo parte de la construcción del prototipo, utilizando una celda Peltier, el montaje básico para esta, además de los elementos para medir la temperatura y el circuito de control de potencia para la alimentación de la celda. Seguidamente se realiza la identificación del sistema para conocer la dinámica de este, al realizar los experimentos, se evidencia que la dinámica del sistema difiere en cada funcionamiento, cuando opera como refrigerador tiene un comportamiento y cuando opera como calefactor se comporta de otra manera, por lo que se obtienen dos modelos del sistema. La temperatura generada por la celda Peltier al interior del sistema debe ser regulada para tener buena exactitud, ya sea para calentar o refrigerar. Por esto, se busca mejorar el desempeño del sistema calefactor y refrigerador, implementando un controlador PI optimizado con la técnica de Optimización de Enjambre de partículas también llamada Particle Swarm Optimization (PSO). Posteriormente, se evalúa el desempeño de este controlador haciendo una comparación con el desempeño de un controlador PI sintonizado por el Método de Ciancone- Marlin, aplicando métricas de la integral del error y métricas de respuesta temporal.
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Keywords
Termorregulación. Celda de Pielter. Algoritmos PSO. Controladores PID.