Actualización electrónica, modelado y control dinámico del banco de ensayos de hélice de paso variable LTA.
| dc.contributor.advisor | Hernández Vicente, Bernardo Andrés | es |
| dc.contributor.author | Neira Salgado, Benjamín Ignacio | es |
| dc.date.accessioned | 2024-11-09T22:15:31Z | |
| dc.date.available | 2024-11-09T22:15:31Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al Título profesional de Ingeniero Civil Aeroespacial | es |
| dc.description.abstract | El presente informe detalla la actualización de la electrónica y rediseño del banco de ensayos de hélice de paso variable, del Laboratorio de técnicas aeroespaciales. con el objetivo mejorar su funcionamiento y control. Contar con un correcto funcionamiento de este banco es fundamental para la formación de ingenieros aeroespaciales, ya que permite de manera practica demostrar cómo funcionan las hélices de paso variable. Para llevar a cabo este proyecto se utilizó la metodología CDIO (concebir, diseñar, implementar y operar). En la fase de concepción, se evaluaron las mejores opciones de mejora para el banco. Posteriormente, se seleccionaron y diseñaron los nuevos componentes, los cuales fueron implementados, calibrados y finalmente puestos en operación. Uno de los principales problemas que presentaba el banco de ensayo era la inexactitud del sensor de RPM, el cual tenía una desviación estándar 124.2 RPM en sus mediciones, Esto afectaba al control del banco y la estabilidad del control. Como solución se instaló un sensor encoder el cual disminuyo la desviación estándar de las mediciones a 13.78 RPM. Para implementar este sensor fue necesario rediseñar soportes y piezas las cuales fueron impresas en 3D. Además, se reemplazaron otros componentes del banco de ensayos. El sistema de paso variable tipo B fue reemplazado por un sistema de paso variable tipo C, eliminando la necesidad de utilizar un motor eléctrico de eje hueco y ampliando las opciones de selección del motor. También se reemplazó el microcontrolador, pasando de un Arduino MEGA a un ESP32, teniendo este una mejora en la memoria y la velocidad de procesamiento de los datos. Para asegurar la correcta medición y funcionamiento de los nuevos componentes instalados, se realizaron calibraciones de las celdas de carga, servo motor y validación de la medición del sensor enconder. Finalmente, se desarrolló de un modelo espacio estado utilizando la herramienta System identification toolbox de MATLAB y se implementó una arquitectura de control multivariable. Obteniendo un error de control de 100.98 RPM y 0.122 [kg mm] de torque, y también un tiempo de estabilización de 1.16 segundos para las RPM y 1.375 para el torque. En conclusión, el proyecto logro reducir con el éxito el error y las oscilaciones en la medición de RPM. Se desarrollo un modelo espacio-estado de segundo orden que modela la respuesta del sistema en 53.91% para el torque y 52.17% para las RPM. Además, se implementó un controlado state-feedback el cual dio como resultado un funcionamiento estable del banco de ensayos, con una baja tasa de error. | es |
| dc.description.abstract | This report details the electronics upgrade and redesign of the variable-pitch propeller test bench at the ¨Laboratorio de técnicas aeroespaciales¨. with the goal of improving its functionality and control. A good performance of thhis test bench is crucial for the training of aerospace engineers, as it provides practical insights into how variable-pitch propellers works. To execute this project, the CDIO (Conceive, Design, Implement, and Operate) methodology was employed. During the conception phase, the best improvement options for the test bench were evaluated. afterwards, new components were selected and designed, which were then implemented and put into operation. One of the main issues with the test bench was the inaccuracy of the RPM sensor, which had a standard deviation of 124.2 RPM in its measurements. This affected both the control of the bench and the stability of the system. As a solution, an encoder sensor was installed, reducing the measurement standard deviation to 13.78 RPM. To implement this sensor, it was necessary to redesign mounts and parts, which were 3D-printed. In addition, other components of the test bench were replaced. The variable-pitch system type B was replaced by a type C system, eliminating the need for a hollow-shaft electric motor and expanding the motor selection options. The microcontroller was also replaced, upgrading from an Arduino MEGA to an ESP32, which offers improved memory and data processing speed. To ensure accurate measurement and proper functioning of the newly installed components, calibrations of the load cells, servo motor, and validation of the encoder sensor measurement were performed. Finally, a state-space model was developed using MATLAB's System Identification Toolbox, and a multivariable control architecture was implemented. The control error achieved was 100.98 RPM and 0.122 [kg mm] of torque, with a stabilization time of 1.16 seconds for RPM and 1.375 seconds for torque. In conclusion, the project successfully reduced the error and oscillations in RPM measurement. A second-order state-space model was developed that represents 53.91% of the system's torque response and 52.17% of the RPM response. Additionally, a state-feedback controller was implemented, resulting in a stable operation of the test bench with a low error rate. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Mecánica | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/6828 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Banco de ensayos | es |
| dc.subject | Ingeniería aeroespacial | es |
| dc.subject | Electrónica Diseño y construcción | es |
| dc.title | Actualización electrónica, modelado y control dinámico del banco de ensayos de hélice de paso variable LTA. | es |
| dc.type | Thesis | en |