Automatización y control de actuadores neumáticos para mini-marcos del laboratorio de estructuras
Automation and control of pneumatic actuators for mini-frames
Citación
Fecha
2013-12-232014-02-22
Autor
Tovar Rivera, Andres Felipe
Título obtenido
Ingeniero en Mecatrónica
Palabras claves
; control neumatico; hidraulica; motores hidraulicos; herramientas neumaticas; ingenieria mecanica
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Resumen
Para estudiar el comportamiento de estructuras con materiales nuevos o existentes, surge la
necesidad de realizar pruebas con cargas mecánicas. Los resultados de estas pruebas permiten
analizar el comportamiento del espécimen según el tipo y magnitud del esfuerzo al que estará
sometido. Una buena opción para simular ese tipo de carga son los actuadores neumáticos. Por
tanto, en este trabajo se presenta la validación de diseños mecánicos, neumáticos, y el diseño de los
sistemas de control, visualización y adquisición de datos para actuadores neumáticos ubicados en
mini-marcos de carga. En principio, se indica el planteamiento, justificación, los objetivos y demás
parámetros de este proyecto. Posteriormente se explican no sólo algunas características y
antecedentes de actuadores neumáticos, sino también los conceptos fundamentales de este trabajo,
tales como cargas estáticas y cuasi-estáticas, la definición del módulo de Young, el control
adaptativo y el regulador auto-ajustable. Después se estudia el sistema del mini-marco, el cual se
compone de un sistema mecánico, un sistema neumático, sistemas de control, una interfaz gráfica
de usuario, sistemas de adquisición de datos, el diseño de un circuito de potencia y la descripción de
transductores. En los sistemas de control se encuentran un PID clásico y un regulador auto ajustable
(STR). Luego se muestran resultados de pruebas simuladas en Matlab y pruebas realizadas en un
entorno real con el sistema completamente automatizado, y con el control de fuerza y
desplazamiento implementado. También se muestra el tipo de montaje utilizado para las pruebas.
Finalmente se presentan las conclusiones del este proyecto. La automatización propuesta para los
actuadores neumáticos es práctica y económica para el estudio de la resistencia de materiales
utilizados en el campo de la ingeniería estructural.
Tests applying quasi-static and/or dynamic loads are an essential tool to study the
performance of materials and structures. Results of these tests allow to analyze the
behavior of the specimen according to the type and magnitude of the stress that it will
be submitted. Pneumatic actuators are a suitable option to simulate quasi-static
loading on small specimens because the cost is low when compared with other
actuators. This article shows the results of the automation of pneumatic actuators that
are attached to mini-load frames. The characteristics and response of the mini-load
frame system are initially described and discussed. It is then explained the design of
the control systems such as a classic PID and self-tunnig regulator. In addition, it is
described the displaying and data acquisition system. Finally, results of tests
performed in a real environment are shown and discussed, operating the system fully
automated and the force and displacement control implemented. The proposed
automation for pneumatics actuators is practical, economical, and increases
competitiveness, relevance and validity of the results obtained in the tests of
materials and small structures.
Colecciones
- Ingeniería Mecatrónica [216]