SEMILLERO EN
AUTOMÁTICA
Sesión 06: Los Modelos en Ingeniería
M.Sc, Ing. Jhon Alexander Isaza Hurtado
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…