Evaluación y análisis comparativo de las estrategias de sintonización, optimización y aproximación de controladores de orden fraccionario aplicados a sistemas mecatrónicos.

Se realizo una evaluacion comparativa del desempeno de los diferentes controladores PID de orden fraccionario (FOPID) aplicados a procesos FODPT, el proceso utilizado en este estudio es un motor DC. En el procedimiento de diseno de los controladores FOPID se utilizan cuatro etapas: metodos de sintonizacion, algoritmos de optimizacion, indices de desempeno y algoritmos de aproximacion. En cada una de estas etapas existe una variedad de metodologias y algoritmos, lo cual vuelve complejo el diseno de un controlador FOPID aplicado a un proceso en particular. Para el analisis comparativo se utilizo cuatro(4 )metodos de sintonizacion: Ziegler-Nichols, Amstrom-Hagglund (AMIGO) , Chien-Hromes-Reswick (CHR)y Cohen Coon ( CC); ademas se aplico (3)algoritmos de optimizacion Nelder-Mead (NM) , el punto interior (IP) y el algoritmo secuencial de programacion cuadratica (SQP ); con respecto a la fase de aproximacion de orden fraccional a orden entero, se utilizo tres (3) algoritmos: Crone,Matsuday Carlson; y finalmente para cuantificar el desempeno de, metodo de sintonizacion e utilizaron cuatro (4) indices de error: ISE,IAE,ITSE e ITAE. Como resultado del presente trabajo se generaron 180 controladores FOPID, de los cuales se muestra que, al aplicar el algoritmo de sintonizacion de ZN, junto con el algoritmo de optimizacion SQP, seleccionando la metrica de desempeno ITAE y el algoritmo de aproximacion Matsuda, se convierte en la comunicacion optima de estrategias aplicadas al diseno de controladores FOPID. La simulacion en lazo cerrado entre este controlador y el proceso nos entrego los mejores resultados en la respuesta temporal, se obtuvo un porcentaje de sobre elongacion de 1.07% y un tiempo de establecimiento de 1.3 milisegundos. Finalmente, se recomienda emplear la planta identificada por la herramienta PID Tuner, este modelo de primer orden con tiempo de retardo presenta mejores resultados de simulacion en los parametros temporales con respecto a los otros modelos.