Tigres

C on-Ciencias

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CONTROL DE POSICIÓN DE UN SISTEMA
HIDRÁULICO MEDIANTE UN CONTROLADOR
PID DIGITAL
Metodología Teórico Experimental
Dora Marcela Martínez Camargo*
Danilo Rairan Antolines* *

1.

I ntroducción

El siste ma h idráulico o bjeto d e e studio e stá c onstituido p or u na válvula d istribuidora 4 /3 vías
c omo e lem e nto final d e c ontrol, u na u nidad l ineal d e 0.2 m etros d e ca rr era c omo e lem e nto
a s er r eg ulado, y u n s ensor d e d esplazamie nto c omo e lemento d e r ealimentación. E n la
p rimera p arte d el a rtículo s e p resenta e l m odelamiento d e l a planta a través d e u na m etodo logía t eórico - e xperimental. P osteriormente s e diseña cada p arte d el c ontro lador P ID ( Proporcional, I nt egral y D erivativo), especificandosu sintonización m ed iante la aplicación del
b oque N eD p ara c ontrol n o l ineal p resentado p or MatLab. La i mpl ementac ión es desarrollada c on la ayuda del software y h ardware d e a dquisición y t ratamiento d e d atos (Lab-View);
f inalmente, y a m anera d e c onclusiones, se p resentan algunas notas d e los a utores q ue p lan tean r ecomendaciones g enerales y d e m ejoramiento p arae l m odelami e nto d e p lantas hidráu licas y el dis eño d e c ontroladores P ID digitales .

Pafa6ras cfaves
Control Digital
Servo hidráulica
Sintonización PID Digital
Control en Tiempo Real

2.

M odelamiento d e l a p lanta

El procedimiento utilizado para el desarrollo del modelo consistió en someter al sistema a un conjunto de entradas conocidas y, a partir de las leyesfundamentales que

*

Ingeniera Electricista de la U niversidad Nacional con estudios de Maestría en Automatización
Industrial. Profesora tiempo completo de la U niversidad Distrital F.J.C., adscrita a la Facultad
Tecnológica.
Ingeniero Electricista de la Universidad Nacional, Magíster en Automatización Industrial. Profesor
tiempo completo de la Universidad Distrital F.J.C., adscrito a laFacultad Tecnológica. Investigador
en Levitación Magnética.

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U nidad L ineal
200 m m d e c arrera

, - -1

1

r-----~~------~

V álvula
d istribuidora
4 /3 v ías

Figura 1. Válvula Distribuidora 4/3 vías

F iltro d e p resión

gobiernan el flujo de los líquidos, analizar las salidas, derivando de la relación entrada/salida cada
parte del modelo .El sistemaconsiste principalmente
en una válvula de carretes deslizantes o distribuidora proporcional 4/3 vías como elemento final de
control (ver Figura 1); además, una unidad lineal
de 200 mm. de carrera como elemento del sistema
regulado y u n sensor de posición como elemento
de realimentación (Figura 2); finalmente, una unidad abastecedora de energía, fIltro de presión, válvula reguladora de presión ymanómetros. El montaje
detallado del sistema se observa en la Figura 3.

V álvula
r eguladora
d e p resión

r-'-'-'-'-'-'-'- '

'_'_ ' _0.

U nidad
A bastecedora d e
e nergía

Figura 3. Montaje del Sistema Hidráulico

offset de - 0.3 V, correspondiente al cero hidráulico, necesario dado que el contenido hidráulico presente en las cámaras de la unidad lineal produce undesplazamiento de la corredera, aún cuando la señal de entrada a la válvula es cero.

Figura 2. Unidad Lineal O.2m . de Carrera

•

V álvula

El modelo mostrado en la Figura 4, conformado
inicialmente por un generador que da la señal de
entrada, e(t), que oscila entre l OV y - lOV, y u n

El émbolo de la válvula es controlado en su posición y es accionado por un motor lineal eléctrico, el
cualpuede ejercer fuerza en ambos sentidos l . E n
estado sin tensión, éste se halla en posición media,
es decir, todos los bordes de control se encuentran
cerrados. La válvula admite fluido hidráulico bajo
presión en un cilindro de potencia que tiene un pistón, de modo que se ejerce una gran fuerza hidráulica para desplazar la corredera de la unidad lineal.

1 Válvula Hidráulica de bucle...