Facultad Regional San Francisco
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Item Observer-based fault detection and diagnosis strategy for industrial processes(2020-07-30) Bernardi, Emanuel; Adam, Eduardo J.This study presents the design of a fault detection and diagnosis (FDD) scheme, composed from a bank of two types of observers, applied to linear parameter varying (LPV) systems. The first one uses a combination of reduced-order LPV observers to detect, isolate and estimate actuators faults, and the second one consists of a set of full-order LPV unknown input observers (UIO) to detect, isolate and estimate sensors faults. The observers’ design, convergence and its stability conditions are guaranteed in terms of linear matrix inequalities (LMI). Therefore, the main purpose of this work is to provide a novelty model-based observers’ technique to detect and diagnose faults upon non-linear systems. Simulation results, based on two typical chemical industrial processes, are given to illustrate and discuss the implementation and performance of such an approach.Item Diseño de Observadores para la Detección y Diagnóstico de Fallas Aplicados a la Industria de Procesos(UTN, 2020-05-20) Bernardi, Emanuel; Adam, Eduardo J.En las últimas décadas, los sistemas de control han evolucionado, desde simples estructuras de realimentación mecánicas hasta la concepción de estrategias avanzadas, cuya implementación sobre dispositivos electrónicos permite significativas mejoras en la operación de sistemas complejos y/o altamente inestables, optimizando costos y esfuerzos de control. A menudo, escenarios inesperados, o eventos no contemplados previamente en el diseño del controlador, suceden en los sistemas provocando rendimientos insatisfactorios o incluso comprometiendo su estabilidad. En general, tales eventos se generan ante el mal funcionamiento de los componentes del sistema (actuadores, sensores, entre otros). Por lo que para afrontar estos inconvenientes resulta estrictamente necesario el desarrollo de sistemas de detección, aislación y diagnóstico de fallas capaces de inferir, en una fase temprana de su desarrollo, la ocurrencia de una falla e indicar la razón que la causó, conociendo en detalle las anomalías del sistema, de forma tal, que permita a los controladores tomar decisiones adecuadas, mientras se mantienen las características de rendimiento y estabilidad deseadas. Es por ello, que a través de este trabajo de tesis se busca conocer, evaluar y desarrollar técnicas de detección y diagnóstico de fallas con fines prácticos. Específicamente, se presenta el estado actual de conocimiento sobre el tema acompañado por los principales conceptos básicos involucrados, para luego abordar aquellas herramientas que emplean redundancia analítica generada a partir del conocimiento del modelo matemático del proceso. Esto es, profundizar el abordaje de los esquemas de detección y diagnóstico de fallas basados en observadores de estados tanto sobre sistemas lineales e invariantes en el tiempo, como para sistemas lineales de parámetros variables. Los esquemas de detección y diagnóstico propuestos se evaluaron, mediante simulaciones numéricas, sobre tres operaciones unitarias típicas de la industria química de procesos. Siendo estas: el proceso de dos tanques sin interacción, un sistema intercambiador de calor y un reactor continuo de tanque agitado.Item Herramientas para el procesamiento de imágenes aplicadas a la detección y control de malezas(Secyt UTN Facultad Regional San Francisco, 2019-10) Miretti, Marco; Bernardi, EmanuelEn los períodos de barbecho, también llamados de pre-siembra, la limpieza del suelo cumple un rol fundamental. Esto se debe a que la presencia de malezas dificulta el crecimiento adecuado de los cultivos. Para ello, el método de erradicación de malezas más efectivo, y mayormente empleado, es la aplicación de herbicidas. Desafortunadamente, estas prácticas conllevan altos costos y el deterioro del medio ambiente, por lo que reducir su utilización nos permite obtener productos saludables, a menores costos de producción. En base a estas observaciones, y a través del Proyecto de Investigación y Desarrollo (PID-UTN) "Desarrollo de un sistema de visión artificial para la detección en tiempo real de malezas sobre barbecho en cultivos de soja" (EIUTNSF0004075), se planteó el diseño de un sistema de dosificación inteligente de herbicidas. Este es capaz de detectar la presencia de malezas de forma automática, y en línea, para luego realizar una dosificación selectiva de herbicidas. En consecuencia, en lugar de aplicar herbicidas sobre la totalidad de la superficie, se afecta solo al objetivo.Item Esquema de detección y diagnóstico de fallas basado en observadores de tiempo discreto(Secyt UTN Facultad Regional San Francisco, 2019-10) Bernardi, Emanuel; Adam, Eduardo J.En la actualidad los sistemas de control están presentes en casi todos los aspectos de nuestras vidas, su implementación va desde las formas más sencillas en elementos del hogar, hasta las aplicaciones más complejas en aviónica, industrias químicas, petroquímicas y nucleares (Gertler, 1998). El diseño de un controlador convencional, ante un evento como el mal funcionamiento de un actuador, sensor u otro componente del sistema, puede resultar en un rendimiento insatisfactorio, o incluso llevar al sistema a la inestabilidad. En base a lo previamente expuesto, el presente artículo presenta el diseño de un conjunto de observadores de orden reducido para el desarrollo de un esquema FDD de tiempo discreto, capaz de detectar, aislar y diagnosticar el funcionamiento defectuoso de actuadores en sistemas no lineales, que aceptan representación Lineal de Parámetros Variables (LPV), para luego evaluar su comportamiento y capacidades sobre un proceso típico de la industria de procesos químicos.Item Enlace Sub-1 GHz para telemetría en plataforma de divulgación tecnológica CANSAT(Secyt UTN Facultad Regional San Francisco, 2019-10) Torti, Andrés; Anchino, Leonardo Agustín; Dovis, Emmanuel Mario; Bernardi, EmanuelEn los últimos años, se ha observado como los jóvenes, al concluir sus estudios secundarios, pocas veces optan por carreras de grado, con orientación tecnológica. Posiblemente la falta de vocación científico-tecnológica, sumado a la escasa información y al desinterés por afrontar carreras altamente demandantes, constituyan algunas de las principales razones de esta problemática (UTN-BA, 2018). Por otro lado, la necesidad de formar más ingenieros es apremiante y fundamental para resolver desafíos vinculados al desarrollo de la matriz productiva nacional. En consecuencia, a través del proyecto PID-UTN “Desarrollo de una plataforma educativa basada en proyectos CANSAT” (CCUTNSF0005414), se exponen y argumentan las técnicas empleadas en el desarrollo e implementación de un nanosatélite tipo CANSAT1 (Anchino et al., 2019a). Por lo que, a través del presente trabajo se abordan los aspectos técnicos y metodológicos empleados en el diseño e implementación de la nueva versión del enlace Sub-1 GHz para telemetría de la plataforma CANSAT.Item Observador de salida de tiempo discreto para detección y diagnóstico de fallas en elementos sensores(Secyt UTN Facultad Regional San Francisco, 2020-10) Bernardi, Emanuel; Adam, Eduardo J.En las últimas décadas, los sistemas de control han evolucionado, desde simples estructuras de realimentación mecánicas hasta la concepción de estrategias avanzadas, cuya implementación sobre dispositivos electrónicos permite significativas mejoras en la operación de sistemas complejos y/o altamente inestables, optimizando costos y esfuerzos de control. El diseño de un controlador convencional, ante un evento como el mal funcionamiento de un actuador, sensor u otro componente del sistema, puede resultar en un rendimiento insatisfactorio, o incluso llevar al sistema a la inestabilidad. Para superar estas debilidades, resulta necesario el desarrollo de sistemas de Detección y Diagnóstico de Fallas (FDD) capaces de inferir, en una fase temprana de su desarrollo, la ocurrencia de una falla e indicar la razón que la causó, conociendo en detalle las anomalías del sistema. En base a lo previamente expuesto, el presente trabajo presenta el diseño de un conjunto de Observadores de Salida con Entrada Desconocida (LPV-UIOO) para el desarrollo de un esquema FDD de tiempo discreto, capaz de detectar, aislar y diagnosticar el funcionamiento defectuoso de elementos sensores en sistemas no lineales, que aceptan representación Lineal de Parámetros Variables (LPV), para luego evaluar su comportamiento y capacidades sobre un proceso típico de la industria de procesos químicos.