Diseño de una simulación hardware in loop sobre la plataforma Raspberry Pi aplicando la estrategia de control predictivo para la regulación de concentración de glucosa en sangre

Abstract

Dentro del ámbito industrial e investigación es una práctica frecuente la simulación de la dinámica de los procesos reales, utilizados para la predicción y control del comportamiento de los sistemas de control. Sin embargo, las plataformas que se utilizan normalmente para esta finalidad tienen un elevado coste y además suelen tener una portabilidad muy limitada. El análisis de la simulación de la dinámica de los procesos es una valiosa practica para recopilar una gran información sobre estos y nos orienta sobre el adecuado diseño de las estrategias de control. Bajo esta premisa, este trabajo de investigación plantea el diseño de una simulación Hardware In Loop sobre la plataforma Raspberry Pi aplicando la estrategia de control predictivo para la regulación de concentración de glucosa en sangre. En primer lugar, el modelo matemático de la dinámica del proceso es simulado sobre la plataforma Raspberry Pi, usando el software Python. Luego, se procede a diseñar una estrategia de control predictivo sobre una computadora personal, usando los softwares Matlab y Simulink. Finalmente, se establece una arquitectura de comunicaciones cliente/servidor usando el protocolo de red Ethernet TCP/IP entre la plataforma Raspberry Pi (cliente) y una computadora personal (servidor).

Within the industrial and research field it is a frequent practice to simulate the dynamics of real processes, used for the prediction and control of the behavior of control systems. However, the platforms that are normally used for this purpose have a high cost and also tend to have very limited portability. The analysis of the simulation of the dynamics of the processes is a valuable practice to gather great information about them and guides us on the proper design of control strategies. Under this premise, this research work proposes the design of a Hardware In Loop simulation on the Raspberry Pi platform applying the predictive control strategy for the regulation of blood glucose concentration. First, the mathematical model of the process dynamics is simulated on the Raspberry Pi platform, using Python software. Then, a predictive control strategy is designed on a personal computer, using Matlab and Simulink software. Finally, a client/server communications architecture is established using the Ethernet TCP / IP network protocol between the Raspberry Pi platform (client) and a personal computer (server).