Diseño de un sistema de control y HMI para la operatividad y optimización de un barco de competición

Abstract

[Resumen] Este Trabajo de Fin de Máster se centra en el diseño e implementación de un sistema de control y HMI para mejorar la operatividad y optimización de un velero, especialmente en competición, aunque aplicable a cualquier embarcación de vela. El sistema permitirá monitorear y controlar el recortado de velas, minimizar errores humanos mediante automatización y reforzar la seguridad con respuestas adaptativas a situaciones de peligro o circunstancias especiales en la navegación. El diseño del sistema se estructura en dos módulos principales: la interfaz de usuario (HMI) y el algoritmo de control. La HMI permite la monitorización en tiempo real y la gestión intuitiva del trimado de la vela mayor, mientras que el algoritmo de control optimiza la respuesta de los actuadores y la sincronización de los procesos de ajuste. Para su desarrollo, se han tomado como referencia embarcaciones de competición que implementan tecnologías similares, combinando conocimientos avanzados de navegación a vela con simulaciones para validar su rendimiento y precisión. Este sistema demuestra el impacto positivo de la automatización en la navegación a vela, mejorando la eficiencia operativa, reduciendo la carga de trabajo de la tripulación y optimizando el ajuste dinámico de las velas en diferentes condiciones de navegación. Este proyecto demuestra como la automatización en la navegación a vela permite optimizar el rendimiento de la embarcación, mejorar la seguridad de la tripulación y del barco y dar respuestas rápidas a situaciones complicadas y repetitivas.

[Resumo] Este traballo de Fin de Máster céntrase no deseño e implementación dun sistema de control e dunha interface para optimizar a operatividade dun veleiro, cun enfoque particular na competición. O sistema está deseñado para monitorizar e xestionar o trimado da vela maior, reducir os erros humanos mediante automatizacións avanzadas e mellorar a seguridade da embarcación a través de respostas rápidas e adaptativas a distintas condición de navegación. O deseño do sistema estrutúrase en dous módulos principais: a interface de usuario (HMI) e o algoritmo de control. A HMI permite a monitorización en tempo real e a xestión intuitiva do trimado da vela maior, mentres que o algoritmo de control optimiza a resposta dos actuadores e a sincronización dos procesos de axuste. Para o seu desenvolvemento, tomáronse como referencia embarcacións de competición que implementan tecnoloxías similares, combinando coñecementos avanzados de navegación a vela con simulacións para validar o seu rendemento e precisión. Este sistema demostra o impacto positivo da automatización na navegación a vela, mellorando a eficiencia operativa, reducindo a carga de traballo da tripulación e optimizando o axuste dinámico das velas en diferentes condicións de navegación. Este proxecto demostra como a automatización na navegación a vela permite optimizar o rendemento da embarcación, mellorar a seguridade da tripulación e do barco, ademais de ofrecer respostas rápidas a situación complexas e repetitivas.

[Abstract] This Master's Thesis focuses on the design and implementation of a control system and an interface to optimize the operability of sailboat, with a particular focus on the competition. The system is designed to monitor and manage the trimming of the mainsail, reduce human errors through advanced automation, and enhance the vessel's safety by providing quick adaptative responses to different sailing conditions. The system design is structured into two main modules: the user interface (HMI) and the control algorithm. The HMI enables real-time monitoring and intuitive management of the mainsail trimming, while the control algorithm optimizes the response of the actuators and the synchronization of trimming processes. For its development, competitive sailing vessels with similar technologies have been used as a reference, combining advanced sailing knowledge with simulations to validate performance and precision. This system demonstrates the positive impact of automation in sailing, enhancing operational efficiency, reducing crew workload, and optimizing the dynamic adjustment of sails under different sailing conditions. This project demonstrates how automation in sailing can optimize vessel performance, improve the safety of both the crew and the boat, and provide rapid responses to complex and repetitive situations.