Los observadores de estado se recomiendan generalmente en lugar de sensores físicos adicionales porque desacoplan el rendimiento del sistema de la fragilidad del hardware. En complejos sistemas servo electrohidráulicos, depender de algoritmos en lugar de componentes físicos reduce significativamente los costes de implementación y elimina los riesgos de fiabilidad asociados con la instalación de electrónica sensible en entornos industriales hostiles.
Si bien la retroalimentación de estado completo idealmente requiere datos sobre presión, desplazamiento y velocidad, obtenerlos a través de sensores físicos crea un punto de fallo de alto coste y alto mantenimiento. Los observadores de estado evitan estas limitaciones utilizando algoritmos en tiempo real para calcular los estados del sistema, proporcionando una solución más estable y rentable que las configuraciones con mucho hardware.
La responsabilidad de los diseños con mucho hardware
Costes y complejidad crecientes
Para lograr un control preciso de retroalimentación de estado completo, un ingeniero debe instalar teóricamente sensores específicos para presión, desplazamiento y velocidad.
En un entorno industrial complejo, esto no es simplemente un coste de componente; es un desafío de integración. Un número excesivo de sensores aumenta drásticamente la complejidad del cableado, creando una infraestructura física densa que es costosa de instalar y difícil de solucionar.
La brecha de fiabilidad en entornos hostiles
Los entornos industriales rara vez son limpios o estáticos; a menudo se definen por vibraciones, fluctuaciones de temperatura y contaminantes.
Los sensores físicos tienen una fiabilidad significativamente menor en estas condiciones hostiles. Un único fallo del sensor debido al estrés ambiental puede comprometer todo el bucle de control, lo que lleva a un tiempo de inactividad del sistema que supera la precisión teórica del sensor en sí.
La ventaja estratégica de los observadores de estado
Cálculo algorítmico en tiempo real
Los observadores de estado reemplazan la necesidad de medición física con estimación computacional.
Utilizando algoritmos avanzados, el sistema puede calcular los estados necesarios (como la presión interna o la velocidad) en tiempo real. Esto esencialmente "virtualiza" el sensor, proporcionando al controlador los datos que necesita sin la huella física.
Estabilidad mejorada y rechazo de interferencias
Más allá del simple ahorro de costes, los observadores de estado a menudo proporcionan características de rendimiento superiores en entornos ruidosos.
La referencia principal señala que el uso de observadores mejora la capacidad antiinterferencia del sistema de control. Debido a que los datos se derivan de un modelo matemático en lugar de una señal eléctrica cruda y ruidosa, el bucle de control resultante suele ser más estable y robusto frente a las perturbaciones externas.
Comprender las compensaciones
Dependencia de la precisión del modelo
Si bien los observadores resuelven problemas de hardware, introducen una dependencia del modelo matemático del sistema.
Si los parámetros del sistema (como la viscosidad del fluido hidráulico o los coeficientes de fricción) cambian drásticamente y el modelo del observador no se adapta, los estados calculados pueden desviarse de la realidad.
Carga computacional
Reemplazar los sensores con algoritmos traslada la carga de la instalación mecánica al procesamiento computacional.
La unidad de control debe tener suficiente potencia de procesamiento para ejecutar estos complejos algoritmos de estimación de estado en tiempo real sin introducir latencia que pueda desestabilizar el sistema servo.
Tomar la decisión correcta para su proyecto
Al diseñar sistemas servo electrohidráulicos, la elección entre añadir sensores o implementar observadores depende de sus restricciones principales.
- Si su principal prioridad es la fiabilidad: Priorice los observadores de estado para eliminar puntos de fallo físicos propensos a romperse en entornos hostiles.
- Si su principal prioridad es la eficiencia de costes: Utilice observadores de estado para reducir la lista de materiales y simplificar la arquitectura del arnés de cableado.
- Si su principal prioridad es la estabilidad del sistema: Implemente observadores de estado para mejorar las capacidades antiinterferencia y suavizar los bucles de retroalimentación ruidosos.
Al trasladar la carga de la medición del hardware al software, se crea un sistema más ágil, resistente y económicamente viable.
Tabla resumen:
| Característica | Sensores físicos | Observadores de estado |
|---|---|---|
| Perfil de costes | Alto (Hardware + Cableado) | Bajo (Basado en software) |
| Fiabilidad | Susceptible a entornos hostiles | Alta (Sin desgaste físico) |
| Interferencia | Propenso a ruido electrónico | Alta capacidad antiinterferencia |
| Mantenimiento | Calibración/reemplazo frecuente | Actualizaciones basadas en modelos |
| Restricción clave | Fragilidad del hardware | Carga computacional y precisión del modelo |
Optimice sus sistemas de control con KINTEK
¿Los fallos de hardware y los altos costes de los sensores afectan la productividad de su laboratorio? KINTEK se especializa en soluciones integrales de prensado de laboratorio, incluidos modelos manuales, automáticos, calefactados y multifuncionales diseñados para aplicaciones de alta precisión como la investigación de baterías.
Nuestros sistemas avanzados se integran perfectamente con estrategias de control modernas, garantizando que sus operaciones sigan siendo estables y eficientes incluso en los entornos más exigentes. No deje que la fragilidad del hardware le frene. Contáctenos hoy para descubrir cómo nuestras robustas soluciones de prensado y nuestra experiencia en ingeniería pueden optimizar sus flujos de trabajo de investigación y producción.
Referencias
- Xiaoyu Su, Xinyu Zheng. Sliding mode control of electro-hydraulic servo system based on double observers. DOI: 10.5194/ms-15-77-2024
Este artículo también se basa en información técnica de Kintek Press Base de Conocimientos .
Productos relacionados
- Prensa hidráulica de laboratorio Prensa para pellets de laboratorio Prensa para pilas de botón
- Prensa hidráulica manual para pellets de laboratorio Prensa hidráulica de laboratorio
- Molde de prensa cilíndrico de laboratorio con balanza
- Prensas hidráulicas manuales de laboratorio con placas calientes
- Prensa hidráulica calentada automática dividida con placas calentadas
La gente también pregunta
- ¿Cuál es el papel de una prensa hidráulica de laboratorio en la preparación de pellets LLZTO@LPO? Lograr una alta conductividad iónica
- ¿Cuál es la importancia del control de presión uniaxial para los pellets de electrolito sólido a base de bismuto? Mejora la precisión del laboratorio
- ¿Cuál es la función de una prensa hidráulica de laboratorio en la investigación de baterías de estado sólido? Mejora el rendimiento de los pellets
- ¿Por qué es necesario utilizar una prensa hidráulica de laboratorio para la peletización? Optimizar la conductividad de los cátodos compuestos
- ¿Por qué se utiliza una prensa hidráulica de laboratorio para el FTIR de ZnONPs? Lograr una transparencia óptica perfecta
