Evaluación comparativa de algoritmos MPC y PID en una planta térmica de laboratorio utilizando Raspberry PI - Fiallos Llangarí, Fabián Stalin (2025)
El objetivo del presente trabajo de investigación es evaluar la eficiencia, precisión y robustez de los algoritmos de control Predictivo Basado en Modelo (MPC) y Proporcional-Integral Derivativo (PID) en la regulación de la temperatura de una planta térmica de laboratorio, utilizando una plataforma de control basada en Raspberry Pi. La modalidad de investigación utilizada fue de enfoque cuantitativo, alcance exploratorio y tipo relacional, se aplicó el diseño de tipo experimental para llevar a cabo pruebas con los algoritmos MPC Y PID. Cabe destacar que también se empleó el método deductivo, inductivo y analítico para interpretar y comprender los datos obtenidos en la investigación. Para poder obtener los resultados se implementó una metodología la cual consistía en la ejecución de ambos algoritmos, proceder a recopilar datos del comportamiento y realizar el análisis estadístico de ellos, se usó el test de Shapiro-Wilk para verificar la normalidad de los datos, el test de Wilcoxon para realizar una comparación entre las muestras y el coeficiente de correlación de Spearman para examinar las relaciones entre las variables de control. Se presentaron resultados que mostraron el comportamiento de cada algoritmo, el MPC se impuso por su capacidad de predecir estados futuros, permitiendo mejorar los tiempos de respuestas ante perturbaciones, siendo un algoritmo basado en un modelo matemático. El algoritmo PID resulto ser más rápido en su tiempo de ejecución, con una implementación con complejidad inferior, este algoritmo mostro una mayor complejidad para adaptarse a perturbaciones rápidas. En conclusión, el PID es adecuado para sistemas con requerimientos computacionales leves y sistemas menos complejos, el MPC es más eficiente en sistemas complejos y dinámicos, ofreciendo una mejor regulación de temperatura, por lo que se recomienda mejorar la pedagogía en la investigación de control PID y MPC para los distintos tipos de actuadores térmicos (resistencias eléctricas, módulos Peltier).