"Response Optimization by Taguchi Method of Segmented PID Controller for Water Heating System Stabilization"

Authors

  • J. Roberto Castro-Rubio Tecnologico Nacional de Mexico Campus Culiacan Author
  • Ismael Diaz-Peña Tecnologico Nacional de Mexico Campus Culiacan Author https://orcid.org/0000-0002-9852-4309
  • Jennifer Vianey Felix-Medina Tecnologico Nacional de Mexico Campus Culiacan Author
  • Omar Payan-Serrano Tecnologico Nacional de Mexico Campus Culiacan Author

Keywords:

Segmented PID control, Taguchi Design, Thermal Systems

Abstract

Thermal inertia in water heating systems affects the stability and accuracy of the response. This leads to an overshoot which, without cooling systems, increases the settling time. This study presents the optimization of the steady-state response and the reduction of overshoot in a 7-liter water heating system, using a segmented PID controller with integral gain reset and iteration speed adjustment. Taguchi matrices were employed to determine the optimal configuration of six input factors: the controller gains Kp, Ki, Kd, the sampling period Ts​, the power of the heating element ​Pc, and the angular speed wa of the stirrer. The results reveal that the power of the heating element, the angular speed of the stirrer, and the integral gain have a significant impact on stability, measured through the standard deviation.

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Author Biographies

  • J. Roberto Castro-Rubio, Tecnologico Nacional de Mexico Campus Culiacan

    Estudiante de Ingeniería Mecatrónica de 9no semestre con especialidad en Diseño de Producto. Participación en evento Innova TecNM en proyecto  de análisis de la corrosión en ambientes con cloruros del acero inoxidable 316 con tratamiento de carburización a baja temperatura, junto a diseño de módulo electrónico de máquina de transferencia de calor.

  • Ismael Diaz-Peña, Tecnologico Nacional de Mexico Campus Culiacan

    Egresado de la carrera de Ingeniería Industrial por el Instituto Tecnológico de Culiacán. Maestría en ciencias de la Ingeniería Ambiental por la Universidad Autónoma de Nuevo León y Doctorado en Ingeniería de Materiales por la Universidad Autónoma de Nuevo León en colaboración con el Instituto de las Ciencias de la Construcción ‘’Eduardo Torroja’’ en la ciudad de Madrid, España.

    Experiencia en el campo de la síntesis y caracterización de materiales avanzados para diferentes aplicaciones, como: almacenamiento de hidrogeno en aleaciones mecánicas como fuente de energía renovable, reutilización de residuos industriales como ceniza volante para alternativas suplementarias cementantes, caracterización y utilización de nano partículas como métodos alternativos de protección de estructuras de concreto reforzado, entre otras.

    Colaboración con los departamentos de síntesis de materiales del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España, los departamentos de Ecomateriales y energía, Tecnología del Concreto y el Centro de Investigaciones y Desarrollo Tecnológico de la Universidad Autónoma de Nuevo Leon.

Published

2025-01-06

How to Cite

Castro Rubio, J. R., Diaz Peña, I., Félix Medina, J. V. ., & Payan Serrano, O. . (2025). "Response Optimization by Taguchi Method of Segmented PID Controller for Water Heating System Stabilization". Revista Ingeniería Y Tecnología UAS, 7. https://revistas.uas.edu.mx/index.php/RITUAS/article/view/925

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