Control De Un Vehículo Submarino

Control de un vehículo submarino

J. Hilares, S. Ruiz, K. Aquije, L. Pampamallco.

*Departamento de Ingeniería Industrial, *Departamento de Ingeniería Química, *Departamento de Ingeniería Electrónica,

^[1] Resumen — Este paper presenta el modelo matemático de un sistema submarino que consiste en poder controlar la inclinación y el centro de masa de este. Para este modelo se tuvo que linealizar las ecuaciones dinámicas y utilizar la transformada de Laplace para hallar la función de transferencia. Se empleó MATLAB para analizar el sistema en el dominio del tiempo y la frecuencia y un control PID y PI para poder estabilizar el sistema, asimismo se hizo uso de un controlador más sofisticado el cual será mostrado durante el desarrollo de este paper.

1. INTRODUCCIÓN

Los vehículos submarinos son diseñados para movilizarse de un lugar a otro estando bajo el agua, pero estos sistemas representa un problema en la parte de control automático debido a la dinámica de la naturaleza ya que presentan problemas debido a la fuerza ocasionado por el empuje del agua y su centro de masa lo que origina que el submarino pueda inclinarse [1]. El servo motor es un actuador lineal o accionador giratorio que permite un control preciso de la posición de centro de masa del submarino [2].

En el siguiente paper se muestra el modelo matemático hallado para representar el comportamiento físico del submarino cuando permanece sumergido en una posición estática. Luego de obtener las ecuaciones de movimiento del submarino se procede a calcular las ecuaciones de transferencia, simulando el comportamiento del sistema usando el software MatLab. Este software permitirá realizar el análisis del sistema en el dominio del tiempo y la frecuencia. Finalmente se diseñará los controladores Proporcional, Integral y Derivativo (PID) de forma que permitan obtener los requisitos de desempeño (lograr mantener el submarino equilibrado) garantizando la estabilidad del sistema controlado.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

Para poder resolver el proyecto se necesita conocer algunos términos y ecuaciones. En este caso usaremos la  Ley de Kirchhoff, que nos dice que en un circuito cerrado en forma de malla la suma de las caídas de tensión en todos los elementos que lo conforman es igual a cero [3].

[pic 1]

Fig. 1: Ley de Kirchhoff

Además de la segunda Ley de Newton, que se resume como la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la  fuerza neta que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa [4].