Respuesta A Una Señal Escalón De Una Planta Simulada Con Proteus Design Suit
Páginas: 5 (1051 palabras)
Publicado: 21 de febrero de 2013
Respuesta a una señal escalón de una planta simulada con Proteus Design Suit Edgar Matallana Unicomfacauca, fluornoy2414@gmail.com
Resumen Se analizo la respuesta a una señal escalón de una planta de procesos, simulada con Proteus Design Suit, y se encontró que las respuestas dinámicas de la planta simulada concuerdan aceptablemente con los valores dados para la planta real. Introducción Comose conoce una simulación es un experimento numérico que se realiza sobre un modelo de un sistema real. Los programas de simulación utilizan modelos matemáticos dinámicos que reproducen de manera realista el comportamiento de las variables en el proceso. Los simuladores gráficos interactivos como el Proteus Design Suit se pueden correr en un computador de baja gama y proporcionan, por medio de unainterfaz grafica, capacidad de visualización e interacción en tiempo real sobre los sistemas y componentes implicados. El modelamiento es el resultado de ecuaciones físico-químicas que caracterizan el comportamiento dinámico de los procesos. Por ejemplo, un simple tanque con agua para calentar. Igualmente, la mayoría de veces en control se utiliza el escalón como señal de entrada para un actuador,como podría ser una resistencia que caliente el tanque con agua. Así, para un adecuado comportamiento del proceso, es muy importante conocer la respuesta de la planta a esa señal de entrada y por consiguiente se podrá escoger el mejor diseño del controlador PID. Desde el punto de vista académico, sin necesidad de utilizar grandes recursos económicos, es de gran ayuda usar el Proteus Design Suitcomo una herramienta para que los estudiantes entiendan con más claridad los conceptos en la introducción a los sistemas de control.
En este trabajo se muestra una actividad realizada para la cátedra magistral de Control e Instrumentación del programa Tecnología en Maquinaria e Instrumentación Industrial en la Institución Universitaria Tecnológica de Comfacauca.[1]
Simulación Para laactividad se trabajo como planta a controlar un sistema de segundo orden sin tiempo muerto, considerando que este tipo de sistemas son de amplio uso en el área de producción industrial, como por ejemplo un sistema de posición y velocidad de motores [2]. La figura 1 es la representación en Proteus de la planta de procesos.
Figura 1. Esquema grafica de la planta de procesos simulada en Proteus. Laentrada para la planta de proceso fue una señal escalón, que para este caso fue obtenida switcheando dos baterías con una diferencia entre ellas de 1 Voltio, como se puede observar en la figura 2.
Switcheo entre las dos baterias
Figura 2. Montaje para obtener la señal escalón.
Modelo Matemático de la Planta Las características dinámicas de la planta real es la siguiente: La frecuencia naturalde respuesta a perturbaciones de la planta tiene el siguiente valor
y para la respuesta al factor de amortiguamiento tenemos que
De este modo, la función de transferencia de segundo orden sin tiempo muerto de la planta se representa como
Usando el amplificador LF 353 se simulo en Proteus el modelo ecuación (3), el cual se puede observar en la figura 3.
Figura 3. Simulación en Proteusde la planta con ecuación de transferencia (3).
Ahora, la función de transferencia para la planta simulada en Proteus (figura 3) se puede representar de la siguiente manera:
Es muy fácil observar que las ecuaciones (3) Y (4) son iguales si los valores nominales escogidos para las resistencias R15, R16 y condensadores C13, C15 son
que corresponde a los valores de
y de la ecuación (3)Respuesta a la señal escalón La figura 4 es la respuesta a la señal de entrada tipo escalón obtenida con el switcheo de las dos baterias con una diferencia de 1 voltio.
Figura 4 Respuesta a la señal de entrada tipo escalón
En la figura 5 podemos ver el tiempo y voltaje pico correspondiente a la respuesta de la planta a la señal escalón de entrada. El tiempo es medido desde el comienzo...
Resumen Se analizo la respuesta a una señal escalón de una planta de procesos, simulada con Proteus Design Suit, y se encontró que las respuestas dinámicas de la planta simulada concuerdan aceptablemente con los valores dados para la planta real. Introducción Comose conoce una simulación es un experimento numérico que se realiza sobre un modelo de un sistema real. Los programas de simulación utilizan modelos matemáticos dinámicos que reproducen de manera realista el comportamiento de las variables en el proceso. Los simuladores gráficos interactivos como el Proteus Design Suit se pueden correr en un computador de baja gama y proporcionan, por medio de unainterfaz grafica, capacidad de visualización e interacción en tiempo real sobre los sistemas y componentes implicados. El modelamiento es el resultado de ecuaciones físico-químicas que caracterizan el comportamiento dinámico de los procesos. Por ejemplo, un simple tanque con agua para calentar. Igualmente, la mayoría de veces en control se utiliza el escalón como señal de entrada para un actuador,como podría ser una resistencia que caliente el tanque con agua. Así, para un adecuado comportamiento del proceso, es muy importante conocer la respuesta de la planta a esa señal de entrada y por consiguiente se podrá escoger el mejor diseño del controlador PID. Desde el punto de vista académico, sin necesidad de utilizar grandes recursos económicos, es de gran ayuda usar el Proteus Design Suitcomo una herramienta para que los estudiantes entiendan con más claridad los conceptos en la introducción a los sistemas de control.
En este trabajo se muestra una actividad realizada para la cátedra magistral de Control e Instrumentación del programa Tecnología en Maquinaria e Instrumentación Industrial en la Institución Universitaria Tecnológica de Comfacauca.[1]
Simulación Para laactividad se trabajo como planta a controlar un sistema de segundo orden sin tiempo muerto, considerando que este tipo de sistemas son de amplio uso en el área de producción industrial, como por ejemplo un sistema de posición y velocidad de motores [2]. La figura 1 es la representación en Proteus de la planta de procesos.
Figura 1. Esquema grafica de la planta de procesos simulada en Proteus. Laentrada para la planta de proceso fue una señal escalón, que para este caso fue obtenida switcheando dos baterías con una diferencia entre ellas de 1 Voltio, como se puede observar en la figura 2.
Switcheo entre las dos baterias
Figura 2. Montaje para obtener la señal escalón.
Modelo Matemático de la Planta Las características dinámicas de la planta real es la siguiente: La frecuencia naturalde respuesta a perturbaciones de la planta tiene el siguiente valor
y para la respuesta al factor de amortiguamiento tenemos que
De este modo, la función de transferencia de segundo orden sin tiempo muerto de la planta se representa como
Usando el amplificador LF 353 se simulo en Proteus el modelo ecuación (3), el cual se puede observar en la figura 3.
Figura 3. Simulación en Proteusde la planta con ecuación de transferencia (3).
Ahora, la función de transferencia para la planta simulada en Proteus (figura 3) se puede representar de la siguiente manera:
Es muy fácil observar que las ecuaciones (3) Y (4) son iguales si los valores nominales escogidos para las resistencias R15, R16 y condensadores C13, C15 son
que corresponde a los valores de
y de la ecuación (3)Respuesta a la señal escalón La figura 4 es la respuesta a la señal de entrada tipo escalón obtenida con el switcheo de las dos baterias con una diferencia de 1 voltio.
Figura 4 Respuesta a la señal de entrada tipo escalón
En la figura 5 podemos ver el tiempo y voltaje pico correspondiente a la respuesta de la planta a la señal escalón de entrada. El tiempo es medido desde el comienzo...
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