Control en lazo cerrado de máquinas electricas
Páginas: 6 (1417 palabras)
Publicado: 19 de agosto de 2010
MATERIA:PROFESOR:TEMA: | Control de MáquinasM. Sc. Marcelo PozoControl en cascada aplicado a motores |
Descripción de un control en cascada para un motor de corriente continua
Cuando la variable manipulada está sujeta a continuas perturbaciones que afectan en exceso a la variable controlada, haciendo poco satisfactorias las prestaciones del control existente, es necesario que dicha variablesea controlada directamente por un segundo lazo de control en cascada con el lazo primario. El control en cascada implica la inserción
de un segundo lazo de control (lazo secundario) dentro de la distribución del lazo simple (lazo primario), de tal forma que la salida del controlador primario sea la entrada como punto de consigna del controlador secundario. Aquí surge un tercer modo de control,el modo cascada.
En este caso, el operador en el lazo secundario dispone de tres modos de control: control manual, control automático y control en cascada. El funcionamiento de los dos primeros modos es según se expone en el apartado “Controlador” (ver más arriba) y, en modo cascada, queda conectada la salida del controlador primario con el punto de consigna del controlador secundario. Lafigura representa el diagrama de bloques de un control en cascada.
El sintonizado de un control en cascada se realiza ajustando en primer lugar el lazo secundario en modo automático y, una vez obtenida una respuesta satisfactoria, se ajusta el lazo primario, con el secundario conectado en cascada. Suele ocurrir que el lazo secundario es más rápido que el primario y por tal motivo admitir altasganancias de su controlador antes de volverse crítico, condición que generalmente desaconseja el empleo de la acción derivativa.
Diagrama de control en cascada.
Una aplicación típica en la industria del control en cascada es el control de motores eléctricos. En la figura 1 se muestra el diagrama de bloques de un motor eléctrico de corriente continua controlado por el inducido; donde u(t) es latensión de alimentación del motor, i(t) es la corriente por el inducido, Te(t) es el par eléctrico generado por el motor, TL(t) es un par de carga externo, ω(t) es la velocidad del motor, θ(t) es el ángulo girado por el motor, L es la inductancia del devanado inducido, R la resistencia de este devanado, J es la constante de inercia del motor, B es la constante de fricción viscosa, Kp es laconstante de par y Kbemf es la constante de fuerza electromotriz.
El lazo de control clásico requiere un regulador dispuesto como indica la figura 2 para controlar la posición del eje del motor (ángulo girado). En esta figura, y en adelante, se indican con el superíndice “*” las variables de referencia o consigna, en negro se representan los componentes propios del sistema físico a controlar, y enazul los componentes del sistema de control. Para controlar una variable de salida de un sistema, en este caso θ(t), debemos actuar sobre variables de entrada que sea posible manipular, en el caso del motor de corriente continua la tensión de entrada u(t). El control de θ(t) se verá además afectado por las perturbaciones que entran en el sistema, en este caso el par de carga TL(t). Puesto que sequiere controlar con precisión el sistema, evitando el efecto de las perturbaciones, el regulador a utilizar, podría ser un PI. La utilización de reguladores con acción diferencial no es aconsejable en aplicaciones con motores, debido a la presencia de ruido inherente en este tipo de sistemas, que podría llevar al mismo a la inestabilidad debido a reacciones bruscas de la acción diferencial. Lasintonización de este regulador no es sencilla, y ofrece bajas prestaciones dinámicas.
Figura 1: Diagrama de bloques del motor de corriente continua alimentado por el inducido.
Figura 2: Control monovariable del motor de corriente continua.
Figura 3: Control de la posición siendo la velocidad !(t) la variable manipulada
Frente a esto, el esquema más utilizado para el control preciso de...
Descripción de un control en cascada para un motor de corriente continua
Cuando la variable manipulada está sujeta a continuas perturbaciones que afectan en exceso a la variable controlada, haciendo poco satisfactorias las prestaciones del control existente, es necesario que dicha variablesea controlada directamente por un segundo lazo de control en cascada con el lazo primario. El control en cascada implica la inserción
de un segundo lazo de control (lazo secundario) dentro de la distribución del lazo simple (lazo primario), de tal forma que la salida del controlador primario sea la entrada como punto de consigna del controlador secundario. Aquí surge un tercer modo de control,el modo cascada.
En este caso, el operador en el lazo secundario dispone de tres modos de control: control manual, control automático y control en cascada. El funcionamiento de los dos primeros modos es según se expone en el apartado “Controlador” (ver más arriba) y, en modo cascada, queda conectada la salida del controlador primario con el punto de consigna del controlador secundario. Lafigura representa el diagrama de bloques de un control en cascada.
El sintonizado de un control en cascada se realiza ajustando en primer lugar el lazo secundario en modo automático y, una vez obtenida una respuesta satisfactoria, se ajusta el lazo primario, con el secundario conectado en cascada. Suele ocurrir que el lazo secundario es más rápido que el primario y por tal motivo admitir altasganancias de su controlador antes de volverse crítico, condición que generalmente desaconseja el empleo de la acción derivativa.
Diagrama de control en cascada.
Una aplicación típica en la industria del control en cascada es el control de motores eléctricos. En la figura 1 se muestra el diagrama de bloques de un motor eléctrico de corriente continua controlado por el inducido; donde u(t) es latensión de alimentación del motor, i(t) es la corriente por el inducido, Te(t) es el par eléctrico generado por el motor, TL(t) es un par de carga externo, ω(t) es la velocidad del motor, θ(t) es el ángulo girado por el motor, L es la inductancia del devanado inducido, R la resistencia de este devanado, J es la constante de inercia del motor, B es la constante de fricción viscosa, Kp es laconstante de par y Kbemf es la constante de fuerza electromotriz.
El lazo de control clásico requiere un regulador dispuesto como indica la figura 2 para controlar la posición del eje del motor (ángulo girado). En esta figura, y en adelante, se indican con el superíndice “*” las variables de referencia o consigna, en negro se representan los componentes propios del sistema físico a controlar, y enazul los componentes del sistema de control. Para controlar una variable de salida de un sistema, en este caso θ(t), debemos actuar sobre variables de entrada que sea posible manipular, en el caso del motor de corriente continua la tensión de entrada u(t). El control de θ(t) se verá además afectado por las perturbaciones que entran en el sistema, en este caso el par de carga TL(t). Puesto que sequiere controlar con precisión el sistema, evitando el efecto de las perturbaciones, el regulador a utilizar, podría ser un PI. La utilización de reguladores con acción diferencial no es aconsejable en aplicaciones con motores, debido a la presencia de ruido inherente en este tipo de sistemas, que podría llevar al mismo a la inestabilidad debido a reacciones bruscas de la acción diferencial. Lasintonización de este regulador no es sencilla, y ofrece bajas prestaciones dinámicas.
Figura 1: Diagrama de bloques del motor de corriente continua alimentado por el inducido.
Figura 2: Control monovariable del motor de corriente continua.
Figura 3: Control de la posición siendo la velocidad !(t) la variable manipulada
Frente a esto, el esquema más utilizado para el control preciso de...
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