Desarrollo de un sistema de control neuro-difuso de la distribución de agua en un tramo de un canal principal de riego
El presente trabajo tiene por intención sentar las bases necesarias para el desarrollo de sistemas de control y su implementación en los canales de riego más representativos del Perú. Partiendo de la problemática actual en que los recursos hídricos están siendo cada vez más escasos y en el futuro ce...
| Autor Principal: | Calderón Mendoza, Edwin Milton |
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| Formato: | Tesis de Maestría |
| Idioma: | Español |
| Publicado: |
Pontificia Universidad Católica del Perú
2014
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/5579 |
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| Sumario: |
El presente trabajo tiene por intención sentar las bases necesarias para el desarrollo de
sistemas de control y su implementación en los canales de riego más representativos del
Perú. Partiendo de la problemática actual en que los recursos hídricos están siendo cada
vez más escasos y en el futuro cercano el Perú será uno de los países más afectados de
Latinoamérica por los cambios climáticos, lo que ocasionará un estrés hídrico
permanente. Ello implica que se requiera la utilización de técnicas adecuadas para una
distribución eficiente del agua de acuerdo a las demandas establecidas por los regantes.
En este contexto se plantea una solución desde el punto de vista de la Ingeniería de
Control y Automatización; con el desarrollo de un controlador neuro-difuso con predictor
de Smith (NDPS), a partir de un modelo obtenido mediante técnicas de identificación de
sistemas, tomando como base un tramo del canal principal “Imperial de Aragón”, ubicado
en la confederación hidrográfica del río Ebro en España. Dicho planteamiento podría
luego extenderse mediante su adecuación a otras estructuras hidráulicas como por
ejemplo a la primera etapa del Proyecto Chavimochic en la Región la Libertad – Perú.
En el capítulo 1, se desarrolló el estado del arte a nivel internacional, el cual consistió en
la descripción de los canales principales de riego, sus partes, elementos empleados en la
regulación de flujo de agua y de los sistemas de control de la distribución de agua en
canales principales de riego. Se aborda en el ámbito nacional la problemática actual que
afronta el Perú en cuanto a infraestructuras hidráulicas adecuadas y carencia de sistemas
de medición y control de la distribución de agua.
En el capítulo 2, se obtuvo un modelo matemático que describe el comportamiento
dinámico de un tramo de canal de riego. Para ello se consideraron diversas estructuras de
modelos de caja negra y validación para la determinación del mejor modelo. Finalmente
se realizó la transformación del modelo obtenido en tiempo discreto a tiempo continuo.
En el capítulo 3 se desarrolló el diseño de un controlador neuro-difuso con predictor de
Smith para controlar la apertura de la compuerta equivalente aguas arriba de un tramo de
un canal principal de riego. Para ello se estableció un modelo discreto en espacio-estado
equivalente y en base a las variables de estado establecidas la determinación de un rango
de variabilidad para la construcción de una base de reglas. Posteriormente la
incorporación de dichas reglas dentro de una estructura neuro-difusa. Además, la
incorporación de un predictor de Smith para compensar el retardo de tiempo presente en
la dinámica de la planta, con realimentación proporcionada por las salidas estimadas de
un filtro de Kalman. Finalmente la comparación del controlador NDPS con un PI con
predictor de Smith y evaluación de sus comportamientos.
En el capítulo 4 se realizó la propuesta de implementación práctica del controlador
desarrollado con la selección de instrumentos para la medición de variables de nivel y
posición, la selección de un controlador local y un sistema de monitoreo. Además la
selección de los protocolos de comunicación entre los distintos elementos. |
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