Efectos de las temperaturas y viscosidad de los aceites hidráulicos en la válvula proporcional para una plantadora de arroz basada en el algoritmo de control PID
Autores: Siddique, Md. Abu Ayub; Kim, Wan-Soo; Kim, Yeon-Soo; Kim, Taek-Jin; Choi, Chang-Hyun; Lee, Hyo-Jai; Chung, Sun-Ok; Kim, Yong-Joo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Efectos de las temperaturas y viscosidad de los aceites hidráulicos en la válvula proporcional para una plantadora de arroz basada en el algoritmo de control PID
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Estudio
Algoritmo de control PID
Viscosidad
Aceites hidráulicos
Sistema de control de profundidad de siembra
Rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio se realizó para desarrollar un algoritmo de control proporcional-integral-derivativo (PID) considerando la viscosidad para el sistema de control de profundidad de siembra de un trasplantador de arroz utilizando varios aceites hidráulicos a diferentes temperaturas y para evaluar el rendimiento del algoritmo de control, y comparar el rendimiento del algoritmo de control PID sin considerar la viscosidad y considerando la viscosidad. En este estudio, se desarrolló un modelo de simulación del sistema de control de profundidad de siembra y un algoritmo de control PID basado en el flujo de potencia del trasplantador de arroz (ERP60DS). Los coeficientes PID principales se determinaron utilizando el segundo método de Ziegler-Nichols (Z-N). Se aplicaron los criterios de estabilidad de Routh para optimizar los coeficientes. Los puntos de polo y doble cero del controlador PID también se aplicaron para minimizar las oscilaciones sostenidas de las respuestas. El rendimiento del algoritmo de control PID se evaluó para tres aceites hidráulicos de grado de viscosidad estándar ISO (Organización Internacional de Normalización) (VG 32, 46 y 68). Las características de respuesta se analizaron utilizando el método estadístico (ANOVA) y la prueba de rango múltiple de Duncan (DMRT) a un nivel significativo de 0.05 se realizaron a través del software estadístico SPSS. Los resultados muestran que el algoritmo de control considerando la viscosidad es capaz de controlar la presión de la válvula proporcional, que está asociada con el desplazamiento del actuador para varios tipos de aceites hidráulicos. Se observó que la presión máxima fue de 15.405 bares a 0, 20, 40, 60, 80 y 100 grados Celsius para todos los aceites hidráulicos. El tiempo de asentamiento y los errores en estado estacionario fueron de 0.45 s a 100 grados Celsius para VG 32 y 0% para todas las condiciones. Los máximos sobrepasos se encontraron en un 17.50% a 100 grados Celsius para VG 32. Por otro lado, el algoritmo de control PID sin considerar la viscosidad no pudo controlar la profundidad de siembra, porque la respuesta fue lenta y no satisfizo las condiciones límite. El algoritmo de control PID considerando la viscosidad pudo compensar suficientemente la no linealidad del sistema hidráulico y pudo funcionar para cualquier viscosidad dependiente de la temperatura de los aceites hidráulicos. Además, el trasplantador de arroz requiere una respuesta más rápida para controlar y mantener con precisión la profundidad de siembra. La profundidad de siembra está altamente asociada con el desplazamiento del actuador. Finalmente, este algoritmo de control considerando la viscosidad podría ser útil para minimizar la inclinación de las plántulas plantadas con el trasplantador de arroz. En última instancia, mejorarí la rendimiento del trasplantador.
Descripción
Este estudio se realizó para desarrollar un algoritmo de control proporcional-integral-derivativo (PID) considerando la viscosidad para el sistema de control de profundidad de siembra de un trasplantador de arroz utilizando varios aceites hidráulicos a diferentes temperaturas y para evaluar el rendimiento del algoritmo de control, y comparar el rendimiento del algoritmo de control PID sin considerar la viscosidad y considerando la viscosidad. En este estudio, se desarrolló un modelo de simulación del sistema de control de profundidad de siembra y un algoritmo de control PID basado en el flujo de potencia del trasplantador de arroz (ERP60DS). Los coeficientes PID principales se determinaron utilizando el segundo método de Ziegler-Nichols (Z-N). Se aplicaron los criterios de estabilidad de Routh para optimizar los coeficientes. Los puntos de polo y doble cero del controlador PID también se aplicaron para minimizar las oscilaciones sostenidas de las respuestas. El rendimiento del algoritmo de control PID se evaluó para tres aceites hidráulicos de grado de viscosidad estándar ISO (Organización Internacional de Normalización) (VG 32, 46 y 68). Las características de respuesta se analizaron utilizando el método estadístico (ANOVA) y la prueba de rango múltiple de Duncan (DMRT) a un nivel significativo de 0.05 se realizaron a través del software estadístico SPSS. Los resultados muestran que el algoritmo de control considerando la viscosidad es capaz de controlar la presión de la válvula proporcional, que está asociada con el desplazamiento del actuador para varios tipos de aceites hidráulicos. Se observó que la presión máxima fue de 15.405 bares a 0, 20, 40, 60, 80 y 100 grados Celsius para todos los aceites hidráulicos. El tiempo de asentamiento y los errores en estado estacionario fueron de 0.45 s a 100 grados Celsius para VG 32 y 0% para todas las condiciones. Los máximos sobrepasos se encontraron en un 17.50% a 100 grados Celsius para VG 32. Por otro lado, el algoritmo de control PID sin considerar la viscosidad no pudo controlar la profundidad de siembra, porque la respuesta fue lenta y no satisfizo las condiciones límite. El algoritmo de control PID considerando la viscosidad pudo compensar suficientemente la no linealidad del sistema hidráulico y pudo funcionar para cualquier viscosidad dependiente de la temperatura de los aceites hidráulicos. Además, el trasplantador de arroz requiere una respuesta más rápida para controlar y mantener con precisión la profundidad de siembra. La profundidad de siembra está altamente asociada con el desplazamiento del actuador. Finalmente, este algoritmo de control considerando la viscosidad podría ser útil para minimizar la inclinación de las plántulas plantadas con el trasplantador de arroz. En última instancia, mejorarí la rendimiento del trasplantador.