Ingeniería Mecatrónica (Mag.)

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Start date: 2020Subject: search.filters.subject.http://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.00.00

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    Control for an active magnetic bearing machine with two hybrid electromagnet actuators
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-24) Lozano Jauregui, John Hugo; Tafur Sotelo, Julio Cesar
    This thesis work begins with the revision of state of the art about active magnetic bearings (AMB), the mathematical methods used to obtain geometric and physical parameters that will influence in the mechanical, electrical design and control system proposed by this prototype. The control system will activate the magnetic bearing to center its shaft, for which it is joined a variable load in order to study the best control performance under different load over the rotor proposed by requirements. When the rotor is not controlled in its own axis even though variable load, a position error will occur that will be corrected by the program of a control system that will center the shaft (rotor). For this design was evaluated generalized AMB models [2], [3], [4] to validate the best identification for this design, furthermore as a consequence to get the best performance for the control system as it was achieved by generalized models and it was evaluated the advantage of this AMB machine through “Two hybrid electromagnet actuators” and variable load fixed to its shaft. For this reason, it was necessary to test a simple AMB with only one electromagnet actuator [4], due to compare enhancement of hybrid characteristics for the electromagnet actuators, for which, also it was evaluated how many actuators could be necessary to join to an AMB system with the target to get the control. It means, in this work there are comparisons between a simple AMB, generalized AMB models and this design, owing to show the achievements of this design. In order to show experimental results in state of the art, it is known that Siemens presented Simotics Active Magnetic Bearings technology for wear free operation in large – machine applications, regulated magnetic fields hold the rotor in suspension precisely without oil or contact, to make this task, sensors capture the position of the shaft 16000 times per second and a regulator adjusts the magnetic field to keep the rotor hovering precisely in the bearing center [1]. By other side the author [4] describes the experimental results in which is proposed that at low speed the bearing parameters are mainly determined by the controller characteristics. While at high speed, the bearing parameters are not only related to the control rule but also related to the speed. This may be due to the influence of eddying effect. [4] Furthermore, by author [3], the algorithm to get fast responses in front of disturbances, the disadvantages of these algorithms are given by not enough memory space to execute them, due to computing time is short compared with rotor displacement response time, and it is defined that it could be possible to execute the control algorithm through a real-time operating system to obtain the desired response [3]. Finally, in reference [6] it is described about filtering every noise as additive white Gaussian noise, by a predictive filter, which is obtained by analyzing Least Mean Square (LMS) and feedback/feedforward algorithm.
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    Diseño del sistema de control de una prótesis transfemoral a partir del reconocimiento de la intención de movimiento
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-10) Bohórquez Bendezú, José Luis; Villota Cerna, Elizabeth Roxana
    En las personas sanas se genera una potencia significativa y otras funciones de locomoción en la rodilla y el tobillo al realizar las actividades: (i) de caminata, (ii) al ponerse de pie, (iii)sentarse, (iv)subir escaleras y otras. Las prótesis transfemorales comerciales mayormente disponibles pueden almacenar y/o disipar energía, pero mayormente no pueden generar potencia durante un ciclo de la marcha. En consecuencia, los amputados transfemorales pueden gastar hasta un 60% más de energía metabólica en relación con las personas sanas, ejerciendo hasta tres veces más la potencia y por ende se realiza un mayor esfuerzo en la cadera resultando está afectada. Por consiguiente, una prótesis con la capacidad de generar una potencia similar a la de una pierna de una persona sana, podría reducir la necesidad de un mayor esfuerzo por parte del paciente amputado. Uno de los principales desafíos que conlleva el desarrollo de una prótesis activa de miembro inferior es el medio por el cual el usuario puede controlar la prótesis, y es por ello que este trabajo se enfoca en el desarrollo del sistema de control de la misma. El trabajo que se presenta consta de siete capítulos, en el primero se plantea los objetivos y los alcances. Se parte de una detallada descripción de la metodología empleada para diseñar el sistema de control, la cual se plantea a partir del modelo descrito en la metodología VDI2206. En el segundo capítulo se describe el fundamento teórico; se revisa también el estado del arte para las prótesis transfemorales activas en el ámbito tecnológico y técnico, enfatizando en el reconocimiento de la intención de movimiento, el control jerárquico de prótesis trasfemorales, y diferentes algoritmos de control usados para control de fuerza y posición. En el tercer capítulo, se presentan los requerimientos considerando el estándar de seguridad ISO13482; se presenta también un diagrama funcional de todo el sistema protésico y se desarrolla las funciones que aplican también para el sistema de control. Con base en ese análisis funcional se selecciona el tipo de estrategia a seguir para desarrollar el sistema de control para la prótesis a partir de una evaluación técnica económica basada en la VDI2225. En el siguiente capítulo se aborda un diseño de configuración para el sistema de control seleccionado en el capítulo anterior. Más adelante en el capítulo cuatro, se describe el procedimiento para reconocer la intención de movimiento a partir de las señales electromiografícas (EMG) empleando algoritmos de reducción de dimensiones, clasificadores del modo de la actividad, entre otros. En el capítulo inmediato se detalla el desarrollo del sistema de control concerniente al control de impedancia, el cual es el nexo entre el sistema de reconocimiento de la intención de movimiento y los sistemas de control de fuerza en la prótesis transfemoral activa (PTA). En el capítulo seis se sintoniza y simula el sistema de control de fuerza para la rodilla y el tobillo para un actuador serial elástico y para un actuador serial – paralelo elástico. En el capítulo final se realiza una integración del sistema y su correspondiente validación virtual. Por último, se detallan las conclusiones.