Control Inteligente y Procesamiento Digital de Señales

“Control Inteligente y Procesamiento Digital de Señales”
Resumen:
En ésta línea de investigación se diseñan e implementan digitalmente diversos algoritmos de
control inteligente, así como de acondicionamiento digital de imágenes, audio y video,
utilizando procesadores de señales digitales (DSP’s) por sus siglas del inglés Digital Signal
Processors y dispositivos de arreglos de compuertas programables por campos (FPGA’s) por sus
siglas del inglés Field Programmable Gate Arrays. Se programan e implementan diversos
tipos de control digital; desde los clásicos proporcionales (P), proporcionales integrales
(PI) y proporcionales integrales derivativos (PID), hasta las más modernas técnicas de
control inteligente como lo son: control difuso, control neuronal, neuro ‐difusos y control
predictivo.
Utilizando técnicas modernas de control es posible obtener dinámicas más rápidas y precisas de
los sistemas de control y de sus variables a controlar; sin embargo es necesario el uso
de hardware muy rápido para su correcta implementación digital, puesto que, el tiempo de
cómputo de estos algoritmos de control, es mucho mayor en relación a los controladores
clásicos. Por otro lado, también se investigan otras aplicaciones de los sistemas DSP y FPGA, así
como el uso de sus diversos periféricos, como por ejemplo: en la implementación de
filtros digitales, acondicionamiento de señales digitales, generación de pulsos de disparo para
accionar dispositivos de electrónica de potencia para convertidores estáticos de potencia utilizados
en la generación de energía eléctrica, mejoramiento de la calidad de la energía,
accionamientos electrónicos para el control de máquinas eléctricas, filtros activos, etc.
Todas estas técnicas de procesamiento de señales digitales y de accionamiento electrónico,
también necesitan de elevados tiempos de cómputo, especialmente cuando se trabaja con altos
volúmenes de datos obtenidos de las señales analógicas obtenidas a altas frecuencias de
muestreo.
Los DSP surgieron como una respuesta a estas necesidades de cómputo; no obstante la
tecnología digital ha evolucionado considerablemente y actualmente, el tiempo de cómputo de los
algoritmos de control inteligente pueden ser drásticamente disminuidos al orden de unos
cuantos microsegundo sobre todo con la ayuda de controladores híbridos DSP ‐FPGA, los cuales
cuentan con un DSP y un FPGA conectados en la misma tarjeta de evaluación y que se
comunican y procesan en paralelo, lo cual los convierte en una poderosa herramienta para
aplicaciones de control digital y de procesamiento de señales digitales.
Objetivos:
Investigar y desarrollar tecnología digital utilizando DSP y FPGA para diversas aplicaciones
de control inteligente y de procesamiento de imágenes y señales (audio y video) digitales.
Proyectos:
1. Desarrollo de sistema de telemetría y control del suministro de energía eléctrica
doméstica enfocado a reducción de pérdidas.
Responsable: Dr. Roberto Morales Caporal
Colaboradores: Dr. Jorge Bedolla Hernández, Mtro. Higinio Nava Bautista.
Clave: 214929
Proyecto beneficiado en convocatoria CONACYT 2014 “Programa Estímulos a la Innovación”
2. Control predictivo de accionamientos estáticos de potencia para el control de máquinas
eléctricas y la generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables usando DSP y
FPGA. Parte II
Responsable: Dr. Roberto Morales Caporal
Colaboradores: Dr. Edmundo Bonilla Huerta, Dr. José Federico Ramírez Cruz, Dr. José Crispín
Hernández Hernández, Dr. Rafael Ordoñez Flores.
En espera de respuesta en convocatoria DGEST 2014 “Apoyo a la Investigación Científica,
Aplicada y Desarrollo Tecnológico en los Programas Educativos de los Institutos Tecnológicos
Federales y Centros que Coordina la Dirección General de Educación Superior Tecnológica ”.
3. Consolidación del laboratorio de investigación en control digital aplicado y
automatización inteligente.
Responsable: Dr. Roberto Morales Caporal
Colaboradores: Dr. José Federico Ramírez Cruz, Dr. Edmundo Bonilla Huerta.
En espera de respuesta en convocatoria CONACYT 2014 “Apoyo al Fortalecimiento y
Desarrollo de la Infraestructura Científica y Tecnológica 2014”.
4. Automatización de procesos fotónicos de sistemas híbridos con aplicaciones ambientales
y energéticas.
Responsable: Dr. Rafael Ordoñez Flores
Colaboradores: M.C. Haydeé Patricia Martínez Hernández, Dr. José Crispín Hernández Hdez.
En espera de respuesta en convocatoria CONACYT 2014 “Cátedras Jóvenes Investigadores”.
5. Control predictivo de accionamientos estáticos de potencia para el control de máquinas
eléctricas y la generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables usando DSP y
FPGA.
Responsable: Dr. Roberto Morales Caporal
Colaboradores: Dr. Edmundo Bonilla Huerta, Dr. José Federico Ramírez Cruz, Dr. José Crispín
Hernández Hernández, Dr. Rafael Ordoñez Flores.
Clave: 4504.12-P
Fecha de inicio: 30/05/2012
Fecha de término: 30/05/2014
6. Sistema fotovoltaico interconectado a la red eléctrica controlado mediante la
programación de un FPGA.
Responsable: Dr. Rafael Ordoñez Flores
Colaboradores: M.C. Haydeé Patricia Martínez Hernández, Dr. Roberto Morales Caporal, Dr.
José Crispín Hernández Hernández.
Clave: 5006.13-P
Fecha de inicio: 01/08/2013
Fecha de término: 30/01/2015
7. Automatización de un invernadero hidropónico
Responsable: Dr. José Crispín Hernández Hernández
Colaboradores: Dr. Rafael Ordoñez Flores, M.C. Haydeé Patricia Martínez Hernández.
Clave: 4506.12-P
Fecha de inicio: 30/05/2012
Fecha de término: 30/11/2013
8. Desarrollo de una técnica de control digital para un convertidor estático de potencia con
topología fuente‐z para su aplicaciones de generación eléctrica con energías renovables
Responsable: Dr. Roberto Morales Caporal
Vinculado con la Universität Siegen, Germany.
9. Diseño de arquitectura de algoritmos de aprendizaje automático en dispositivos FPGA
Responsable: Dr. Roberto Morales Caporal
Colaboradores: Dr. Edmundo Bonilla Huerta, Dr. José Federico Ramírez Cruz.
En proceso