Controlador pi para un motor generador

Diseño e Implementación de Control PI con Arquitectura Paralelo para un Generador DC

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Abstract— The main objective of this project is to control the voltage of a DC generator using a specific architecture of controller, the design of the controller start doing the characterization of the expanded plant which is the combination of the actuator + main plant + sensor/transmitter.
The closeloop transfer function of the entire plant was obtained from the transfer function of the extended plant and the transfer function of the controller architecture, the next step is to improve the controller response by modifying the parameters Kc’’ and Ki’’ doing first a simulation stage and then passing to implement the designed controller using operational amplifiers.

I. INTRODUCCIÓN

Serequiere realizar el control PI del voltaje generado usando la arquitectura de controlador PI paralelo y a partir de la función de transferencia de la planta ampliada, compuesta por actuador + planta + sensor/transmisor y de la función de transferencia del controlador obtener la función de transferencia de lazo cerrado, se debe realizar la simulación de la planta para su posterior implementación yluego modificando los parámetros Kc’’ y Ki’’ del controlador mejorar la respuesta en lazo cerrado.
El diseño realizado para este control parte del hecho de que se obtuvo una función de transferencia para la planta ampliada y se define una función de transferencia para el controlador dada la arquitectura del mismo, por lo tanto es necesario someterse al resultado de la función de transferencia delazo cerrado de toda la planta.

II. OBJETIVOS

- Realizar el diseño, simulación e implementación de un controlador PI en arquitectura paralelo.
- Por medio de la simulación, llegar a una sintonía fina variando los parámetros del controlador para así mejorar el comportamiento del sistema ante perturbaciones.
- Observar el comportamiento del sistema en lazo cerrado conformadopor controlador y planta ampliada ante perturbaciones.
- Observar la respuesta del sistema ante perturbaciones y cada uno de los parámetros de la señal de salida como tiempo de respuesta, máximo sobrepico y error de estado estacionario.

III. PROCEDIMIENTO

Como primer paso para el diseño del controlador, se debe conocer la función de transferencia de la planta ampliada. Conformada pordriver, planta y sensor transmisor.

A. CARARACTERIZACION DE PLANTA AMPLIADA

Carga nominal

Se tomaron las medidas del voltaje de salida del generador para diferentes niveles de corriente de carga y se obtuvo la siguiente tabla:

|Vog (V) |IL (mA) |
|4.92 |5 |
|4.27 |15 |
|4.05 |105 |
|3.77 |189|
|3.4 |193 |
|3.27 |268 |
|2.84 |272 |
|2.62 |399 |
|2.1 |502 |
|1.34 |636 |

[pic]

Se escoge el punto para la carga nominal:

[pic]
[pic]
[pic]

Determinación de los parametros de la funcion de transferencia

Se aplica un escalón unitario a laentrada de la planta. Este escalón se realizo a tres diferentes niveles de voltaje: 5v, 7v y 9v.

Para 5v se obtiene la siguiente respuesta:

[pic]

De la grafica se pueden determinar los siguientes parámetros:

[pic]
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Para el parámetro [pic] del sistema se toma:

[pic]

Con función de transferencia:

[pic]

Para 7v se obtiene la siguiente respuesta:

[pic]

De lagrafica se pueden determinar los siguientes parámetros:

[pic]
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Para el parámetro [pic] del sistema se toma:

[pic]

Con función de transferencia:

[pic]

Para 9v se obtiene la siguiente respuesta:

[pic]

De la grafica se pueden determinar los siguientes parámetros:

[pic]
[pic]

Para el parámetro [pic] del sistema se toma:

[pic]

Con función de transferencia:...