Demostradores Tecnológicos para la Enseñanza de Sistemas de Control
La carrera de Ingeniería Eléctrica, en su cuarto nivel, posee una cátedra denominada Control Automático. Dicha materia, aparece para dotar al futuro ingeniero con herramientas que puede necesitar a la hora de controlar o diseñar sistemas de control complejos.
Desde sus correlatividades se desprende que es una materia muy abstracta con conceptos complejos y que requiere del conocimiento de varios campos de la ingeniería: ecuaciones diferenciales, transformada de Laplace, Algebra, etc. Estas razones hacen que las herramientas que puedan sumarse para el apoyo en la transmisión de dicho conceptos se vuelvan cada día mas comunes. En ese sentido, es muy usual en países avanzados, encontrar empresas que se dedican al diseño, construcción y comercialización de experimentos bien probados que produzcan una rápida asimilación de conceptos por parte de los alumnos.
Dos de tales experimentos son los denominados: control de dos tanques y control del péndulo invertido. Estos sistemas se han vuelto muy populares por representar modelos a escala de problemas reales (toy model).
Efectivamente, en el caso del control de nivel de líquido de dos tanques que se construyera con la colaboración del alumno Andrés Linares, se trata de utilizar una bomba de limpia-parabrisas de automóvil para llevar agua desde un tanque inferior a otro superior. Ya en el tanque superior se posee un sensor de nivel ultrasónico (símil industrial) para obtener una realimentación y cerrar el lazo de control con una placa arduino mega con display LCD.
En el caso del sistema péndulo-carro, los alumnos participantes son: Emmanuel Perotti, Juan Pino y Octavio Villagra. El objetivo es estabilizar el péndulo en una posición de 90° o 0° respecto del eje horizontal del plano del carro. Directas aplicaciones de un modelo como éste lo constituyen los modernos segways, lanzamientos de cohetes y puentes grúa.
Si bien el proyecto del péndulo comenzó con una pequeña plataforma de madera, luego al obtener financiación a través del programa RESOLVER 2015,fue posible proyectar y comenzar la construcción de una plataforma mucho mayor (60cm de largo). Además se dotó al equipo de un módulo bluetooth donde se ha programado una aplicación Android que podrá ser descargada por los alumnos para utilizar dicho kit demostrador en las clases teóricas.
El objetivo de la aplicación Android es proveer al alumno con una herramienta que puede visualizar en su celular, en el cual puede observar el comportamiento del ángulo del péndulo respecto de la vertical y donde además puede comprobar qué sucede si se modifican constantes de un controlador muy conocido: PID.
Como un objetivo adicional, se proponen dichos experimentos como plataformas abiertas, pudiendo ser replicadas a otro tipo de experiencias y sumar así cada día más herramientas para la formación del Ingeniero.
Es de hacer notar que, además de ofrecer a los alumnos participantes de tales proyectos una vía de inserción en proyectos cercanos a proyectos de investigación, mientras un kit comercial puede alcanzar costos muy elevados, éstos demostradores son de relativo bajo costo con similares prestaciones e incorporando
GEMA: “Grupo de Electricidad y Mecánica de Automatización”, es un grupo de investigación donde realizamos investigaciones sobre:
a. Robótica móvil
b. Control no-lineal y control óptimo
c. Control de máquinas eléctricas
d. Control y desarrollos de cargadores inteligentes y conversores DC-AC para energías alternativas
Entre otras cosas, brindamos apoyo a otros grupos de investigación como GESE (Grupo de Estudio sobre Energía) y GIMAP (Grupo de Investigación de Multifísica Aplicada), grupo de investigación que se dedica fundamentalmente al estudio de Energy Harvesting.
Dr. Andrés García
Profesor adjunto de Control Automático y Accionamientos y Controles Eléctricos del Depto. de Ingeniería Eléctrica
