Diseño e implementación de un prototipo académico para el control de velocidad de un motor DC, basado en un algoritmo de aprendizaje por refuerzo y hardware de código abierto.

Abstract

Los procesos industriales automatizados requieren de un controlador para obtener una señal de salida similar a la referencia indicada por el usuario. Existen controladores como el PID, el cual es eficiente si el sistema no cambia sus condiciones iniciales, caso contrario se debe ajustar sus parámetros nuevamente, sacrificando tiempos de producción. Por esto, se desarrolló un tablero de control que contiene un algoritmo de aprendizaje por refuerzo que ajusta las constantes del controlador PID en base a las experiencias obtenidas al momento de interactuar con el entorno. El tablero de control fue desarrollado con dispositivos de hardware de código abierto, con interfaz comprendida de pulsadores, selector, pantalla HMI, y luces pilotos. Se implementaron pruebas de funcionamiento para verificar el alcance y escalabilidad del tablero. Mientras que, el algoritmo de Inteligencia Artificial se ejecutó mediante el software MATLAB. En base al actor-crítico del Agente RL se pudo obtener las constantes de un controlador PI adaptivo que, tuvo mejor rendimiento que el controlador PI clásico. Además, que llega a la referencia con el mínimo esfuerzo del controlador determinado por una función de costos. El controlador PI implementado por el algoritmo, permite generar las constantes adecuadas para mantener una velocidad del motor DC sin la necesidad de conocer el sistema. El tablero propuesto también permite reforzar los conocimientos teóricos de automatización y sistemas embebidos, los cuales con distintos lenguajes de programación se ajustan a las capacidades del usuario, resaltando sus características y precio competitivo con otros productos similares.