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    Autoclave’s control using a smith predictor
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, ) Díaz Garay, Daniel Camilo; Acevedo Bedoya, Ana Carolina; García Jaimes, Luís Eduardo
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    Desarrollo de un prototipo que genere alarma en el momento de la detección de somnolencia en los conductores de automóviles
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2018) Álvarez Carvajal, Juan Fernando; García Jaimes, Luís Eduardo
    Este trabajo de grado tiene como objetivo presentar el desarrollo de un prototipo que genere alarma en el momento de la detección de somnolencia en los conductores de automóviles. El trabajo se divide en cuatro partes así: en la primera parte se establecen y analizan las principales características faciales que indican somnolencia en los conductores, eligiendo una de ellas, la más relevante, para la solución del algoritmo, en la segunda parte, se procede a desarrollar el prototipo, éste se divide a su vez en dos partes, las cuales son la elección del hardware y la ubicación de éste mismo en el vehículo de prueba, escogiendo la zona más apropiada para la ubicación del mismo y así con esta obtener las características de importancia sin obstrucción alguna tanto para el prototipo como para el conductor, en la tercera parte se diseña el algoritmo de detección de somnolencia partiendo de los síntomas más relevantes descritos en la primera parte y en la cuarta parte, se muestran los resultados obtenidos indicando que la generación de alarma en un vehículo a la hora de detectar somnolencia puede ser una buena opción para resolver la problemática que se vive día a día en las calles.
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    Desarrollo e implementación de un controlador con ganancia programable para una autoclave
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, ) García Jaimes, Luís Eduardo; Giraldo, Maribel Arroyave
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    Diseño de un controlador lineal cuadrático gaussiano y un controlador STR por asignación de polos para el control de voltaje de un generador DC
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2018) Piedrahita Flórez , David; Pérez Atehortúa , Tania Andrea; García Jaimes, Luís Eduardo
    En el presente trabajo de grado se realiza la construcción de una planta prototipo de generador DC para el control de voltaje, implementando técnicas de control moderno como es el controlador lineal cuadrático guassiano (LQG) y la comparación de su desempeño con un controlador regulador autoajustable (STR) por asignación de polos. El trabajo aborda inicialmente la construcción de la planta prototipo de generador DC, en donde se detallan los componentes que la conforman, esto dividido por unidades de funcionamiento. Luego, se describe el proceso para la obtención del modelo matemático que representa mejor el comportamiento dinámico de la planta. Después, se describen las bases teóricas utilizadas para el diseño de los controladores y la respuesta de la planta ante diferentes magnitudes de entrada y su acción de control al introducir perturbaciones. Por último, se realiza la comparación del desempeño de ambos controladores utilizando métricas tales como la integral absoluta del error, respuesta temporal y entre otras, concluyendo sobre las ventajas del control LQG y su impacto en la respuesta de la planta reflejado en el bajo consumo de costo energético. Este proyecto surge de la necesidad de implementar nuevas estrategias de control que satisfagan las exigencias en las que se ve inmerso un proceso y aportar en la disponibilidad de nuevos prototipos para el uso académico.
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    Diseño de un sistema de control adaptativo tipo servo-integrador para regular la posición angular de una compuerta accionada por una corriente de aire
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2016) Jiménez Guarín, Omar Alberto; Arango Osorio, Jorge Iván; García Jaimes, Luís Eduardo; Urdinola Restrepo, Álvaro
    En este trabajo se presenta el diseño del control adaptativo de la posición de una compuerta que es accionada por dos ventiladores axiales, para dicho control requiere de una captación del ángulo real del proceso a través de una cámara web y una adaptación mediante un estimador en línea para los controladores previamente diseñados, estos deben presentar un buen desempeño en su funcionamiento garantizando velocidad de repuesta y un error en estado estable bajo. El inicio del trabajo es la descripción de la planta en su estado original para entender su funcionamiento y las modificaciones realizadas para el proyecto, donde la más importante es la adquisición de datos a través de visión artificial por medio de una cámara web y la adición de un ventilador para aumentar la fuerza aplicada en la compuerta. Con la planta en un óptimo estado se procede a la identificación de la misma por métodos experimentales y métodos analíticos con el fin de obtener un modelo, e iniciar todo el proceso para la adaptación de la planta para generar los parámetros requeridos por la ley de control con lo que garantizaremos los lazos de control adaptables Los controladores son unos de los últimos pasos, para el trabajo se utilizó un controlador tipo servo con integrador adaptativo el cual se desarrolla con la intención de mejorar el sistema cada vez que la adaptación estime de nuevo los parámetros, además también se implementa un controlador PI convencional y ambos se ejecutan en el software LabView® que integra todos los sistemas, como lo es la adquisición de datos y la ejecución de los controladores. Por último se comparan los controladores realizados y se utiliza las métricas del error para realizar una evaluación entre el controlador tipo servo con integrador y el controlador PI convencional con el fin de realizar unas conclusiones y entregar una planta de carácter pedagógico donde se pueden realizar prácticas de laboratorio que simulan controles muy complejos y una planta de singulares características.
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    Diseño de un sistema de irradiación UV-C para el tratamiento de rosas en poscosecha
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2018) Jiménez Hernández, Juan Pablo; Roldán González , Carolina; García Jaimes, Luís Eduardo
    Colombia es el segundo productor de rosas a nivel mundial. La exportación de rosas debe cumplir con varias certificaciones fitosanitarias para poder ser comercializadas. El microorganismo Botrytis cinerea es el hongo que con mayor frecuencia se desarrolla en las rosas. Para mitigar los efectos asociados a este patógeno los floricultores usan fungicidas de síntesis química que generan repercusiones nocivas en la salud humana y el medio ambiente. Actualmente se vienen desarrollando nuevas tecnologías emergentes para tratar esta enfermedad, en específico, el método de interés en este trabajo está basado en un método físico de radiación UV-C (longitud de onda de 254nm) para el control de este patógeno. El enfoque de este proyecto es diseñar un sistema de irradiación con control secuencial que permita aplicar tratamientos de UV-C a rosas en postcosecha sin exponer al operario a este tipo de irradiación. Para el diseño del sistema de irradiación fue necesario implementar fuentes de luz UV-C (lámparas) y realizar la caracterización de un elemento que detecte (fotodetector) la UV-C a 254nm. Por otra parte, para el arreglo final de lámparas se hizo una simulación a partir de los resultados experimentales y se evaluó la máxima uniformidad por la zona de irradiación determinada. Los anteriores procedimientos realizados fueron acoplados y sistematizados generando el sistema con el cual se implementa el tratamiento de la botrytis cinerea en rosas de poscosecha. Después del diseño del prototipo, éste se validó aplicando el tratamiento directamente con rosas de postcosecha infectadas con botrytis cinerea. En estas pruebas se evidenció la eficiencia del sistema ya que la propagación de la infección fue controlada, constatando que las rosas mantienen su pigmentación y conservación habitual para las condiciones normales de postcosecha. Es de anotar que este trabajo abre las puertas de acercamiento de la ingeniería de control a la agricultura, mediante la muestra del diseño de un sistema de irradiación UV-C exitosamente evaluado para las necesidades de nuestro contexto, específicamente para el tratamiento de rosas en postcosecha.
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    Diseño de una propuesta de automatización de una máquina de pegado de moldes en el proceso de fundición de metal
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2019) Torres Herrera, Hugo Andrés; Figueroa Benítez , Fabio Alberto; García Jaimes, Luís Eduardo
    En este proyecto se realizó el diseño de una propuesta de automatización a una máquina de pegado implementando nuevas tecnologías tanto de software como de hardware a través de sistemas compactos como el dispositivo PLC adaptable a equipos, maquinarias y procesos industriales para desempeñar trabajos con alta complejidad de lógica o secuencial. Se tiene un proceso de pegado de piezas de poliestireno en una máquina donde el 70% de su operación es manual, esto genera que no exista un tiempo establecido de ejecución por ciclo y que la cantidad de tiempos muertos sea alta. El número de piezas a pegar por turno no están definidas ocasionando pérdidas en los indicadores de producción por lo cual se planteó una mejora en la automatización partiendo de un algoritmo de control diseñado e implementado en un PLC el cual arranca con un pulsador que es activado por un operario dando inicio al programa de ciclo secuencial, este es procesado e interpretado por el controlador utilizando software y lenguajes conocidos. Para la determinación de la secuencia y el algoritmo de control secuencial se tomaron varios parámetros: medidas y distancias entre las piezas, dimensión de la estructura de la máquina, operación de ciclos manuales, múltiples formas de movimiento y desplazamientos para determinar las secuencias y los tiempos posibles entre cada etapa del algoritmo para definir el más adecuado a implementar, se adicionaron elementos mecánicos y eléctricos a través de simulación dentro delos cuales se destacaron: electroválvulas, cilindros neumáticos de doble efecto, sensores que permitan la autonomía y el control del proceso en cada instante. El equipo automatizado se simuló y validó en un software, allí se compararon con los datos tomados antes de la intervención para obtener resultados sobre su desempeño y confiabilidad.
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    Diseño e implementación de un brazo manipulador de tres grados de libertad para la clasificación y control de calidad de objetos por visión artificial
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2018) Arias Zapata, David; Isaza González , Estiven; Vásquez Salazar , Rubén Darío; García Jaimes, Luís Eduardo
    Este trabajo de grado presenta el diseño y construcción de un brazo articulado de tres grados de libertad implementado con un sistema de visión artificial para la detección y clasificación de accesorios de tubería de material CPVC. Para ejecutar el desarrollo del trabajo este se dividió en 3 etapas fundamentales. En la primera etapa se realizó el diseño y construcción del brazo robótico con materiales y componentes económicos. Para saber y controlar la orientación y ubicación del articulado, se desarrolló todo el proceso de obtención de la cinemática del movimiento que permitió la extracción de tres tipos de accesorios CPVC ubicados en una región determinada. La siguiente etapa que se realizó fue la implementación de un algoritmo para el procesamiento de imágenes desarrollado en el software LabVIEW® y con la herramienta de visión artificial llamada "Vision development module" para procesamiento y "Vision Adquisition Software" para adquisición de imágenes. Que permitieron la identificación y clasificación de los elementos bajo un ambiente controlado. Por último, los componentes utilizados para el correcto funcionamiento del prototipo están conformados por una placa electrónica Arduino UNO encargada de controlar los motores del brazo y una cámara web convencional para la captura de las imágenes en tiempo real. Los resultados obtenidos en las validaciones demuestran que el prototipo para realizar un correcto funcionamiento va a estar condicionado a la orientación en la que se dispongan los objetos en el área de trabajo, debido a que solo cuenta con un grado de libertad en la muñeca, el cual solo le permite llegar al objeto en una sola posición.
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    Implementación de un campo de pruebas para transformadores de la empresa Weg Colombia S.A.S
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2022) Gómez Ramírez , Fredy Augusto; Peña Montañez, Iván Leonardo; García Jaimes, Luís Eduardo
    En la empresa WEG Colombia S.A.S. se disponía de un campo de pruebas análogo, fabricado en 1982 cuando la empresa aún se llamaba Transformadores Sierra S.A., con interruptores mecánicos para escoger los circuitos de salida y las escalas de los CT’s, instrumentos análogos y un sistema de potencia que se quedó atrasado con respecto a los cambios tecnológicos en el tiempo. Los auxiliares de pruebas manifestaban permanentemente inconformismo y dificultades para trabajar con esta consola de prueba al tener que tomar los datos de instrumentos análogos y escribirlos en una libreta de pruebas para después transcribirlos en un protocolo de pruebas. A raíz de los inconformismos de los auxiliares de pruebas, la solicitud de nuevas pruebas por parte de los clientes y mejorar en el alcance de la capacidad de los transformadores que se probaban a la fecha, disminuir los tiempos de pruebas, la compañía propone LA IMPLEMENTACIÓN DE UN CAMPO DE PRUEBAS PARA TRANSFORMADORES SECOS ABIERTOS, ENCAPSULADOS EN RESINA EPÓXICA Y ACEITE HASTA 6 MVA PARA LA EMPRESA WEG COLOMBIA S.A.S. La propuesta se inicia describiendo el estado actual de la consola para ese momento, buscando oportunidades de mejora que pudieran ser implementadas en una reconversión tecnológica. Se implementó un gabinete de potencia controlado por un PLC sincronizado a una pantalla táctil HMI donde se gobiernan todas las pruebas y un sistema de medida constituido por transformadores de medida, todos los elementos propios de la marca WEG®. Se integró un medidor digital de potencia Yokogawa® WT333E.
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    Implementación de un dashboard de soporte académico vía web basado en los registros obtenidos mediante la sistematización del proceso de registro en el Aula Taller de Ciencias
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2019) Villa Molina , Ken Daniel; Cardona Ocampo , Juan Ricardo; García Jaimes, Luís Eduardo
    El presente trabajo propone el diseño e implementación de un Dash board de soporte académico vía web, el cual se basa en los datos obtenidos mediante la automatización del proceso de acceso al Aula Taller de Ciencias Básicas del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. La idea de realizar este proyecto surge de la necesidad manifestada por el grupo primario del Aula Taller, de proporcionar una herramienta tecnológica que sirva de apoyo para monitorear, analizar y ayudar a la toma de decisiones, respecto al impacto que tiene este programa en la comunidad educativa, esto debido, a que actualmente no se cuenta con tal herramienta. Inicialmente se procede con la selección de los indicadores críticos que reflejan la funcionalidad y necesidades del Aula Taller, posteriormente se diseña una aplicación móvil que garantice la recolección de datos referentes a los servicios prestados, y así suprimir el proceso de recolección de datos “manual”. La aplicación móvil es realizada con la herramienta de desarrollo de aplicaciones llamada App Inventor 2. Finalmente, se seleccionaron dos sistemas de gestión de bases de datos, el primero Fire bases, la cual por su facilidad e integrabilidad administra todo lo relacionado al “logueo” del usuario, envió de correos masivos, y recuperación de cuentas. La segunda es Air Tables una base de datos alojada en la nube, la cual, por sus características de almacenamiento, estructuración e integralidad con otros programas, almacena, procesa y es el soporte a partir del cual se elabora el Dash board. Los resultados obtenidos con la implementación del Dash board, evidencian la agilidad y confiabilidad de esta herramienta como soporte de apoyo a la toma de decisiones, a su vez, se observa la agilidad y practicidad de la aplicación como sistema de automatización del registro de acceso.
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    Implementación de un sistema de comunicación inalámbrica para el control de una planta prototipo de levitación neumática con control GPC
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2019) Giraldo Giraldo, Jhoan Sebastián; Giraldo Reyes, Juan Camilo; García Jaimes, Luís Eduardo
    En este trabajo se presenta un sistema de control inalámbrico para controlar la posición de una esfera en una planta prototipo de levitación neumática, se describen sus componentes, el sistema de potencia, el tipo de comunicación utilizado y se diseña el sistema de control. Para el sistema de comunicación se utiliza el Shield LoRa RFM95 basado en el chip Semtech SX1276 que es un transceptor de largo alcance compatible con Arduino y basado en una biblioteca de código abierto. El Shield trabaja a una frecuencia de transmisión de 915 MHz y permite enviar y recibir pequeños paquetes de datos de forma eficiente a través de largas distancias con el mínimo consumo de energía y alta inmunidad a interferencias. Para realizar el control de la posición de la esfera se utilizan dos estrategias de control: un controlador PI convencional diseñado por el método de Ziegler-Nichols y un controlador predictivo generalizado, estimados a partir del modelo obtenido para el levitador. El desempeño de los controladores se evalúa utilizando métricas de la integral del error y del esfuerzo de control. Los resultados obtenidos indican el logro de una buena comunicación entre el servidor y el cliente, sin pérdida de información significativa y el buen desempeño de los controladores diseñados, logrando una velocidad de respuesta adecuada, estabilidad y error de estado estable igual a cero en diferentes puntos de operación de la planta y con los dos tipos de controladores utilizados, lo cual indica que estas estrategias de control son eficientes para controlar sistemas con dinámicas no lineales como la del levitador neumático.
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    Implementación de una planta prototipo de levitación neumática con control MVR2 de tipo adaptativo
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2017) Carta Núñez , Yesid; Molina Gómez , José Carlos; García Jaimes, Luís Eduardo; Urdinola Restrepo , Álvaro
    En el trabajo de grado se presenta el desarrollo de un sistema de levitación neumática de bajo costo para la implementación de dos controladores que permitan modelar la velocidad en términos del voltaje con el cual el elemento final de control pueda suspender en el aire la esfera que levita. Los controladores diseñados corresponden a estrategias avanzadas como lo son el controlador PID por técnica del IMC y el controlador MVR2 ambos de tipo adaptativo implementados en un microcontrolador Arduino Uno. En el trabajo se realiza la caracterización y descripción de los componentes que conforman la planta de levitación neumática para el control de velocidad del ventilador que impulsa a la esfera a levitar y los elementos para realizar el control a través de un sistema de cómputo. Para obtener la descripción de la dinámica de la planta de levitación neumática se plantea utilizar un estimador RLS que permite generar la identificación de un modelo de un SSO. Luego de obtener los parámetros del estimador RLS se presenta el diseño de las estrategias de control PID por técnica del IMC y el MVR2 de tipo adaptativos realizados en el software LabView® y transmitido en la tarjeta de adquisición de datos Arduino Uno. Los resultados de los controladores se muestran a través de un sistema de cómputo. A continuación, se procede a recolectar datos para la comparación entre los dos controladores por medio de las métricas de la integral del error, respuesta temporal y esfuerzo de control con el fin de analizar sus resultados y finalmente dar a conocer el mejor controlador para el levitador neumático.
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    Implementación sistema acuapónico automatizado bajo invernadero - SAABI
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2017) López Orozco , Ricardo León; García Jaimes, Luís Eduardo; Urdinola Restrepo , Álvaro
    El presente trabajo de grado se refiere a la aplicación de la Ingeniería en Instrumentación y Control en el campo de la Acuaponía, el cual tiene como propósito la automatización de las variables físicas y optimización de los recursos naturales utilizados. Inicialmente para cumplir con dicho objetivo, se realiza la construcción en madera, vidrio y tubos de PVC para un prototipo de sistema acuapónico bajo invernadero en la sala de una casa para ser utilizado como técnica de recolección de información y análisis de resultados. Con el prototipo de invernadero construido se procede a la automatización del mismo, para esto se recurre a tecnología de bajo costo como lo son un Arduino UNO como esclavo para la lectura de algunos sensores y una Raspberry Pi como maestro, es decir como el cerebro del proceso, el cual sería el encargado de la toma de decisiones sobre los elementos finales de control para las variables temperatura, nivel y pH del agua como también la temperatura y humedad relativa del aire, además, de la iluminación artificial. Por último se genera un ecosistema en el interior del invernadero, en el cual se cultivaron tilapia roja y cachama roja, además, se siembra un conjunto de variedad de plántulas y semillas de hortalizas. Para garantizar un óptimo desarrollo del ecosistema creado, se construyó y se implementó un comedero automático para los peces, también se implementaron 5 cámaras web para realizar un seguimiento fotográfico de la evolución del mismo para incentivar futuras aplicaciones con visión artificial, además, del envío de estos y más datos al correo electrónico. Todo controlado desde la Raspberry pi.
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    Integración de una plataforma robótica móvil al middleware ROSS
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2019) Pérez Ramos , Felipe Carlos; García Jaimes, Luís Eduardo
    Este artículo tiene como objetivo integrar un robot móvil diferencial de capacidades limitadas al frame workROS, siendo este uno de los middleware de mayor crecimiento debido a su variedad de paquetes, abstracción de hardware y facilidades en el uso simultaneo de distintos lenguajes de programación. Se da inicio con la identificación y caracterización del robot, definiendo el modelo cinemático de un robot móvil diferencial, luego se caracterizan los sistemas de censado y actuación permitiendo establecer una propuesta de mejora en hardware y software para dar una integración adecuada del robot a ROS. Posteriormente se ejecutan todas las modificaciones propuestas al hardware y el desarrollo pertinente del software logrando una integración adecuada del robot al middleware ROS. Esto se puede evidenciar en el ultimo capitulo del trabajo donde se establece la definición de un robot móvil como agente inteligente, por medio de un sistema para evasión de obstáculos, demostrando la relación del robot con el entorno y la ejecución de decisiones respecto a este.
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    Mejorar el control de temperatura para estanque de alevines por medio de las variables que intervienen en el crecimiento y óptimo desarrollo de estos aplicando un sistema experto
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2018) Henao Jiménez , Diego Alejandro; Marín Ceballos , Santiago; García Jaimes, Luís Eduardo
    En el presente trabajo se plasma el mejoramiento del algoritmo de control del estaque de alevines de la granja John Jairo González Torres propiedad del PCJIC ubicada en el municipio de san jerónimo adicionando al sistema existente variables ambientales como lo son radiación solar, detección de lluvia, hora del día que interfieren en las fluctuaciones térmicas que se presentan en el estanque, para esto se diseñó un módulo de adquisición de datos mediante la herramienta Arduino e implementando la instrumentación pertinente para la detección de dichas variables. Se recopilaron los datos y luego fueron enviados a la unidad de procesamiento por medio de comunicación serial, para este caso se utilizó una rasp berry pi 3 modelo B+ la cual es encargada de ejecutar el algoritmo de control principal el cual está inspirado en lógica difusa y codificado en lenguaje python, con el fin de utilizarlas variables ambientales existentes y adicionadas como entradas de la estrategia de control planteada, estás en conjunto con el motor de inferencia lógico determinado por los expertos del sistema determina las salidas de control para llevar la temperatura a un valor desead. Por último se planteó el análisis de la estrategia de control encontrada y la estrategia de control implementada, haciendo uso de métricas como los fueron IAE e ICE para determinar de forma cuantitativa la eficiencia de las estrategias de control, logrando mejorar el comportamiento de la temperatura reduciendo el gasto operacional del sistema.
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    Sintonización no convencional de un controlador PID mediante un algoritmo hibrido recocido simulado aplicado al control de velocidad de un motor DC
    (Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, 2018) Álvarez López , Sebastian; Gutiérrez Betancur , Arlex Johan; García Jaimes, Luís Eduardo; Ramírez , Jhon Alexis
    En el presente trabajo de grado se sintonizan e implementan dos controladores sobre una planta para el control de velocidad de un motor DC. El primer controlador es sintonizado de forma no convencional mediante una estrategia hibrida de RS. El segundo controlador es sintonizado mediante una estrategia por asignación y cancelación de polos. La respuesta de ambos controladores es comparada mediante métricas de estado estable y de integración del error para evaluar su desempeño. En la parte inicial del trabajo se presenta la conceptualización de las bases teóricas de la metaheurística RS. Posteriormente se describe la planta para el control de velocidad de un motor DC sobre la que se van a implementar los controladores. Adicionalmente se presenta la identificación del sistema mediante el método de respuesta transitoria, generando dos modelos del tipo POR y SOR. Para seleccionar el modelo, se utilizaron dos métricas estadísticas, coeficiente de determinación y error medio cuadrático. Para hibridar el algoritmo RS se adicionó una componente de memoria, la cual permitió almacenar las mejores soluciones. Mediante la permutación de las soluciones en memoria se intensifico la búsqueda de soluciones de mejor calidad para la sintonización del controlador PID. Una vez sintonizados ambos controladores, se diseña una interfaz en el software LabVIEW™, en la que se permite ingresar los parámetros de los controladores. Seguido, se procede a la implementación sobre la planta para el control de velocidad de un motor DC, en búsqueda de verificar el desempeño de cada uno de los controladores. Finalmente, se realiza una comparación entre controladores mediante métricas de desempeño de la integral del error y de respuesta temporal.