SEMILLERO EN

AUTOMÁTICA

Sesión 06: Los Modelos en Ingeniería

M.Sc, Ing. Jhon Alexander Isaza Hurtado

jhonisaza@itm.edu.co

24 de Septiembre de 2012

Esto no es una casa!!!

Pregunta Precursora:

• ¿Qué es un Sistema Dinámico y para que se

modela?

Discusión

Justificación de los Modelos en

Ingeniería • Inexistencia total o Baja

disponibilidad del sistema real para experimentación.

• Altos costos en pruebas sobre el sistema real.

• Imposibilidad de operar el sistema real en regiones de riesgo.

• Tiempos de ensayo en sistema real demasiado largos (días o meses) vs. corto tiempo de solución del modelo (segundos o minutos).

Utilización de Modelos en

Ingeniería • Determinación de condiciones

óptimas de diseño de una etapa o proceso.

• Delimitación de la región de operación óptima de un sistema.

• Diseño de sistemas de monitoreo, automatización, control y diagnóstico de fallas en un sistema.

• Caracterización y extracción de conocimiento sobre el comportamiento de un proceso.

INVESTIGACIÓN

–

SOLUCIÓN DE

PROBLEMAS

Utilización de Modelos en

Ingeniería • Utilización de Modelos en la Solución de

Problemas (Woods, 1977). – Problem: A specific situation or set of related situations

to which a person must respond in order to function effectively in his environment.

– Problem Solving requires: 1. A strategy, procedure or set of steps, by which we perform

the activity.

2. Elements or skills that are neccesary to be able to carry out the steps.

¿Dónde está el modelo? ¿Dónde la Hipótesis de la Investigación?

Utilización de Modelos en

Ingeniería • El modelamiento como herramienta en la ciencia:

– El verdadero objetivo de la Ciencia es Inferir modelos

desde las observaciones y estudiar sus propiedades.

– La principal intención de un Modelo es unir en algún

patrón múltiples observaciones.

– Los modelos se usan para explicar y controlar diversos

fenómenos en nuestro entorno. También sirven para

“causar” la ocurrencia de un evento deseado.

Utilización de Modelos en

Ingeniería • El modelamiento como herramienta en la ciencia (Novak and

Gowin, 1984) :

• El conocimiento se construye, no se descubre.

• La construcción de nuevo conocimiento comienza con la observación de acontecimientos o de objetos a través de los conceptos que ya poseemos. – Acontecimiento: cualquier cosa que suceda o pueda provocarse.

– Concepto: una regularidad en los acontecimientos o en los objetos, que se designa mediante algún término: “silla”, “viento”.

• La ciencia opera con un método que permite organizar acontecimientos y objetos de forma que puedan verse nuevas regularidades y, a su vez, volver a reconocer los términos que representan esas regularidades o generar nuevos términos.

ALGUNAS DEFINICIONES

BÁSICAS

Sistema

• Conjunto de reglas, principios, métodos,

técnicas o cosas, ordenadas con arreglo a

una ley (Estructura) y para una finalidad

determinada o función común (salida del

sistema), que resulta de la interacción parcial

(Parámetros funcionales) de dichos

elementos.

Proceso

• Grupo de operaciones o tratamientos de

materia, energía o información, organizado de

acuerdo con un arreglo dado (Estructura), con

el fin de obtener un producto de

características específicas, que resulta de la

interacción (Parámetros funcionales) de las

partes del proceso.

Modelamiento

• Procedimiento que permite establecer una

estructura (matemática o simbólica) que

describa de manera cualitativa o cuantitativa

los comportamiento característicos de un

sistema o proceso, permitiendo además inferir

o calcular cambios en las respuestas internas

o externas del sistema, ante cambios en las

variables externas.

Identificación

• Procedimiento que permite encontrar los parámetros (funcionales o estructurales) de un modelo a partir de datos tomados del proceso (experimento u operación normal) o desde descripciones mucho más específicas de comportamientos y características particulares (ecuaciones constitutivas).

Simulación

• Procedimiento que permite observar la

respuesta (externa=salida o interna=estado) de

un modelo de un sistema ante diferentes

condiciones de operación (entrada –

perturbación). La simulación requiere de un

soporte que permita la solución del modelo

(cuantitativamente o cualitativamente) para

obtener la respuesta deseada.

¿Qué es un Sistema Dinámico?

• Es un Sistema (abstracción de un objeto

real: Proceso), cuyo comportamiento

resulta Imposible de especificar si no se

incluye la variable tiempo (continuo t o

discreto K) en dicha formulación (Modelo).

¿Qué representación es más valiosa?

¿Dinámica o Estática?

Toda representación matemática de los comportamientos dinámicos de un proceso (modelo dinámico), contiene a todos los posibles modelos estáticos (mapeos) del proceso.

• El Modelo en Investigación.

• El Modelo como Insumo de la Investigación.

• La Investigación que produce un Modelo.

A Propósito de un Semillero en Investigación

OTRA JUSTIFICACIÓN…