Ciencia

SISTEMA DE CONTROL DE LA POSICIÓN DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Yazan Hazem Senan Gonzalo Guelbenzu Villota Carlos Iván del Valle Morales

ÍNDICE
Página 1. Estructura del documento 2. Estudio del motor en lazo abierto como sistema de 3er orden 2.1 Cálculo de las ecuaciones diferenciales 2.2 Cálculo de la función de transferencia en lazo abierto 2.3 Simulación en Matlab del motor enlazo abierto 2.3.1 Diagrama polos-ceros. Conclusiones 2.3.2 Respuesta al escalón, rampa y parábola. Conclusiones 2.3.3 Diagrama de Bode. Conclusiones 2.3.4 Diagrama de Nyquist. Conclusiones 3. Aproximación del motor en lazo abierto como sistema de 2º orden 3.1 Justificación 3.2 Cálculo de la función de transferencia 3.3 Relación entre los parámetros del motor (R, L, B y J) y los característicos de unsistema de 2º orden canónico (ξ y ωn) 3.4 Relación de los parámetros de diseño en el tiempo y en la frecuencia con los parámetros característicos de un sistema de 2º orden (ξ y ωn) 3.4.1 Relaciones con los párametros de diseño de la respuesta transitoria a un escalón unitario 3.4.2 Relaciones con los párametros de diseño de la respuesta en frecuencia 4. Caracterización de los parámetros de diseño4.1 Aplicación implementada: Sistema de control para duplicación de las plazas en un aparcamiento 4.2 Caracterización de los parámetros de diseño 4.2.1 Parámetros de diseño en el dominio del tiempo 4.2.2 Parámetros de diseño en el dominio de la frecuencia 1 2 2 4 6 7 9 12 15 17 17 18 19 20 20 22 25 25 26 26 27

5. Estudio del motor en un sistema en lazo cerrado 5.1 Justificación 5.2 Cálculo dela función de transferencia en lazo cerrado 5.3 Simulación en Matlab del motor en lazo cerrado 5.3.1 Diagrama polos-ceros. Conclusiones 5.3.2 Respuesta al escalón, rampa y parábola. Conclusiones 5.3.3 Diagrama de Bode. Conclusiones 5.3.4 Diagrama de Nyquist. Conclusiones 6. Diseño de un controlador de dos grados grados de libertad 6.1 Estructura elegida 6.2 Cálculo de las funciones detransferencia del controlador: Fyr(s), Fyd(s) y Fyn(s) 6.3 Diseño con Matlab del controlador 7. Estudio del controlador diseñado 7.1 Diagrama y funciones de transferencia del diseño adoptado 7.2 Simulación en Matlab del sistema completo 7.2.1 Características del sistema en el dominio del tiempo 7.2.3 Características del sistema en el dominio de la frecuencia 8. Comentarios finales 9. Referenciasbibliográficas 10. Anexo: Código de las simulaciones 10.1 Modelado del motor en lazo abierto como sistema de tercer orden 10.2 Simulación del motor en lazo abierto como sistema de tercer orden 10.3 Modelado del motor en lazo cerrado 10.4 Simulación del motor en lazo cerrado 10.5 Pruebas para ver cómo se relacionan los parámetros de diseño con la posición de los polos del sistema 10.6 Simulación del controladordiseñado

28 28 29 31 31 33 38 41 44 44 45 48 60 60 61 61 68 69 70 71 71 72 74 75 77 84

ÍNDICE DE FIGURAS
Página Figura 1: Figura 2: Figura 3: Figura 4: Figura 5: Figura 6: Figura 7: Figura 8: Figura 9: Figura 10: Figura 11: Figura 12: Figura 13: Figura 14: Figura 15: Figura 16: Figura 17: Figura 18: Figura 19: Figura 20: Figura 21: Figura 22: Figura 23: Figura 24: Figura 25: Modelo delmotor de corriente continua Diagrama polos-ceros de la función de transferencia del motor en lazo abierto Respuesta a un escalón unitario del motor en lazo Abierto Respuesta a la rampa del motor en lazo abierto Respuesta a una parábola del motor en lazo abierto Diagrama de Bode del motor en lazo abierto Diagrama de Nyquist del motor en lazo abierto Estructura del sistema en lazo cerrado Diagramapolos-ceros de la función de transferencia del motor en lazo cerrado Respuesta a un escalón de 5 V del motor en lazo cerrado Respuesta a la rampa del motor en lazo cerrado Respuesta a una parábola del motor en lazo cerrado Diagrama de Bode del motor en lazo cerrado Diagrama de Nyquist del motor en lazo cerrado Estructura del controlador de dos grados de libertad Estructura del controlador de dos...