Control de velocidad de un motor cd

Instituto Tecnológico de Costa Rica
Escuela de Ingeniería en Electrónica
Lab. Control Automático.
Ing. Eduardo Interiano.

Informe Final

Sistema de control de velocidad para un motor CD

Realizado por:

Keyli Mora Rosales
Karla Sofía Obando Hernández
Danny Cerdas Quesada

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Tabla de contenido
1. Introducción 4
2. Descripción del problema 5
3. Objetivos 6
3.1.Objetivo general 6
3.2. Objetivos específicos 6
4. Marco Teórico 7
4.1. Modelado matemático de un motor CD 7
4.2. El Regulador PI 10
4.3. Efecto Windup 11
5. Descripción detallada de la solución 12
5.1. Planta 13
5.1.1. Módulo 1: Motor CD 13
5.1.2. Módulo 2: Sensor 14
5.1.3. Módulo 3: Freno magnético 15
5.2. Regulador PI y ganancia K 16
5.2.1. Módulo 1: Ganancia K 165.2.2. Módulo 2: Ajuste de valor de velocidad referencia 16
5.2.3. Modulo 3: Unidad de control 17
5.2.4. Módulo 4: Anti- windup 17
5.2.5. Módulo 4: Acople de la parte de potencia con la digital 18
6. Resultados Experimentales 19
6.1. Modelado Empírico. 19
7. Análisis de resultados 27
8. Conclusiones y Recomendaciones 28
8.1. Conclusiones 28
8.2. Recomendaciones 28
9.Bibliografía 29
10. Anexos 30


Introducción

Los motores de corriente directa poseen diversas aplicaciones, su popularidad principalmente se centra en que son sistemas estables. Desde un automóvil hasta un avión, utilizan en sus diseños motores CD, en los cuales se implementan controles de velocidad, para así obtener un diseño robusto que permita mantener velocidades constantes cuando seaplica una carga al sistema.
El presente proyecto titulado “Sistema de control de velocidad para un motor CD” se desarrolló durante el curso de Laboratorio de Control Automático. Dicho proyecto, tenía como fin mantener constante la velocidad de un motor de corriente directa ante perturbaciones externas, en determinado valor de velocidad de referencia.
Para el diseño del sistema de control,primero se obtuvo el modelo matemático de la planta, el cual se describe en el marco teórico del presente documento. Con este modelo teórico se determinó que el sistema es estable, lineal, de orden dos y del tipo cero.
Cabe recalcar que teóricamente un motor CD es lineal, aunque en el modelo dinámico esto no se cumple. Entonces, se procedió con la respuesta dinámica del sistema. Ésta se realizóintroduciendo pulsos de ancho variable en la entrada, para obtener la variación en la salida y así realizar el modelo empírico del sistema.
Con el modelo empírico, se determinó que la manera más eficiente de controlar el sistema, era mediante la implementación de un regulador PI; ya que, como el sistema es estable, lo que se necesitaba era hacer el error de estado estacionario cero a un tiempo deestabilización adecuado.

Descripción del problema

El proyecto implementado nace de la necesidad de mantener constante la velocidad de los motores de corriente directa al aplicarles una carga, una vez que a un motor se le aplica una carga éste reduce de manera considerable su velocidad en el rotor.
Para lograr mantener esta velocidad a pesar de la carga aplicada, es necesario diseñar uncontrol electrónico digital, el cual monitorice la velocidad del motor de corriente directa en un sistema a lazo cerrado.
La carga aplicada al sistema implementado se realiza por medio de un electroimán, mediante el cual realizando variaciones a la corriente de entrada en el mismo, producirá un frenado por medio del campo magnético generado
El sistema cuenta con dispositivos para efectuar elproceso, entre ellos, un sensor de velocidad y un disco ranurado los cuales juntos realizan la retroalimentación para el lazo cerrado.

Objetivos
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Objetivo general

Diseñar e implementar un sistema de control capaz de mantener la velocidad de un motor CD constante ante perturbaciones. Esto gobernando por medio de un control electrónico digital la alimentación del motor de corriente directa....