Análisis, diseño e implementación de sistemas de control en red mediante un uso eficiente del ancho de banda

Abstract

Existe una tendencia creciente a interconectar sistemas a través de redes en las que se intercambia información. La conexión en red permite aumentar las funcionalidades y mejorar las prestaciones del sistema. Desde hace tiempo, esta tendencia también ha llegado a los sistemas de control o NCS (Networked Control Systems), prueba de ello es la proliferación de buses de campo en sistemas automatizados o de redes como CAN (Controller Area Network) de gran implantación en la industria automovilística. Un sistema de control en red está formado por diferentes nodos Sensor-Controlador-Actuador que se comunican a través del bus para controlar o supervisar el proceso. En el diseño tradicional de NCS la secuencia de control es periódica en el tiempo, y no se explotan todas las posibilidades de la red, siendo esta concepción excesivamente limitativa desde el punto de vista de sistemas con recursos restringidos. En este proyecto se presenta un sistema de control que mejora las prestaciones del controlador en términos de coste haciendo uso del ancho de banda libre. Se trata de un sistema aperiódico que aprovecha los recursos para aplicar nuevas secuencias de control y diseñado mediante controladores acelarables. El algoritmo, en tiempo de ejecución, mira si el bus está libre y se lo asigna eficientemente a la planta que mayor contribución tenga en la reducción del coste total. Se ha diseñado una plataforma de experimentación basada en CAN con tres plantas controladas en red donde implementar y comparar el algoritmo de control. Los resultados experimentales muestran que la mejora es más que significativa, llegando hasta el 40$% en algunos casos, en estos experimentos se analiza en profundidad todos los parámetros del diseño.