SEMILLERO EN AUTOMÁTICA. Sesión 06: Los Modelos en Ingeniería M.Sc, Ing. Jhon Alexander Isaza Hurtado 24 de Septiembre de 2012

Transcripción

1 SEMILLERO EN AUTOMÁTICA Sesión 06: Los Modelos en Ingeniería M.Sc, Ing. Jhon Alexander Isaza Hurtado 24 de Septiembre de 2012

2 Esto no es una casa!!!

3 Pregunta Precursora: Qué es un Sistema Dinámico y para que se modela? Discusión

4 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).

5 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

6 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?

7 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.

8 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.

9 ALGUNAS DEFINICIONES BÁSICAS

10 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.

11 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.

12 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.

13 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).

14 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.

15 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).

16 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.

17 OTRA JUSTIFICACIÓN A Propósito de un Semillero en Investigación El Modelo en Investigación. El Modelo como Insumo de la Investigación. La Investigación que produce un Modelo.