Control Motor Pid

CONTROL PI DE VELOCIDAD PARA UN MOTOR DC.


Resumen—En el presente trabajo se plantea la implementación de un control PI de velocidad para un motor DC mediante PWM, el cual se va hacer por medio de un microcontrolador que monitorea la velocidad del motor, manteniéndola constante sin importar los cambios en la carga que este tenga durante su operación, también se da a conocer la forma deutilizar MATLAB como herramienta para la identificación de los parámetros del motor DC.

Palabras Clave- Control PI, motor DC, PWM, modelo matemático, función de transferencia.

1. INTRODUCCIÓN.
L
OS motores de DC son unas de las maquinas más versátiles en la industria, su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control yautomatización de procesos, además ofrecen la posibilidad de regular la velocidad desde el vacío a plena carga. En este trabajo se describe la implementación de un control PI por medio de PWM para mantener la velocidad de dichas maquinas.

II. MARCO TEÓRICO.
A. Motor DC.
El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica continua en mecánica, provocando un movimientorotatorio.
Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de formacilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas.
1. Función de transferencia de un motor DC.
Un motor DC se puede controlar de dos formas: controlando su campo y manteniendo constante la corriente de armadura o controlando la armadura y manteniendo constante su corriente de campo.
El modelo general del motor podrá representarse por la relación salida aentrada, donde la entrada será la tensión y la salida será el desplazamiento angular del eje del motor.
Motor Controlado Por Campo: Las variables y parámetros a usar se observan en la tabla I.
Variables Para un motor controlado por campo.
e(t) | Voltaje de entrada al motor. |
If | Corriente de campo del motor. |
Ia | Corriente de armadura con valor constante en este caso. |
Rf |Resistencia del devanado de campo (polos). |
Lf | Inductancia del devanado de campo |
Ra | Resistencia del devanado de armadura. |
La | Inductancia del devanado de armadura. |
T(t) | Torque o par mecánico |
| Coeficiente de fricción |
J | Momento de inercia del motor y su carga |
Kt | Constante de conversión de la corriente de campo al par. |
Tabla I.

Al modelar la parte eléctrica seobtiene la ecuación (1).

Lf*diftdt+Rf*ift=e(t) (1)
Al modelar la parte mecánica se obtiene la ecuación (2).

J*t+*t=T(t) (2)

Haciendo la relación entre las ecuaciones (1) y (2) se obtiene la ecuación (3).

Tt=kt*if(t) (3)

Llevando las ecuaciones (1), (2), (3) al dominio de la frecuencia se obtienenlas ecuaciones (4), (5), (6).

SLf+Rf*if=e(s) (4)

JS2+*S*s=T(s) (5)

Ts=kt*if(s) (6)

La función de transferencia para el motor controlado por campo se observa en la ecuación (7).

H(s)=ktJLfS3+Lf+RfJS2+RfS (7)

La Función de transferenciaobtenida para un motor controlado por armadura se observa en la ecuación (8).

Hs=ktJLaS3+La+RaJS2+(Ra+KvKt)S (8)
Los datos necesarios para obtener la función de transferencia del motor se generan de acuerdo a los datos de placa del motor.
B. Modulación por ancho de pulsos.
La modulación por ancho de pulsos de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el...