controladores de sistema de velocidad
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Publicado: 9 de marzo de 2015
Abstracto— En esta práctica, se implementarán diferentes acciones de control, que se aplicaran a la planta de velocidad con motores DC caracterizada anteriormente, con el fin de obtener la señal de salida muy aproximada a la de referencia, modificar el tiempo de establecimiento del sistema, modificar el error de estado estacionario y finalmente modificar un controlador proporcional obteniendoun comportamiento similar al de un ON-OFF,
I. Introducción
INICIALMENTE se implementará un restador que permitirá definir la señal de error del sistema de velocidad, implementado y caracterizado anteriormente, para así poder ejecutar una acción de control ON-OFF al sistema, tal que al valor de referencia y del sensor sean aproximadamente iguales con un margen de error de ±0.2V, luego serealizará una acción de control proporcional que permita que el tiempo de establecimiento del sistema en lazo cerrado sea el 80% del de lazo abierto, siguiente a esto aplicara otra acción de control proporcional que hará que el error de estado estacionario a una entrada escalón sea del 10% y finalmente aumentando la ganancia del controlador proporcional observar sus particularidades al comportarsecomo un controlador ON-OFF.
II. Descripción del sistema
1. Montaje físico de motores
Inicialmente se adquieren dos motores D.C. de 12 voltios, y del mismo fabricante buscando conseguir las mismas características en el funcionamiento de los motores, se ajustan sobre una base de madera, y se acoplan mecánicamente por medio de un ajuste realizado a presión con un cilindro de plástico,permitiendo que el movimiento de alguno, se vea representado en el otro; en la figura 1 podemos observar un esquema del montaje realizado:
Figura 1. Esquema Físico de los motores
2. Sistema para control de velocidad.
Para la variación de velocidad, se empleará un generador de onda cuadrada, el cual se encontrará de voltajes positivos a voltajes negativos, de esta manera aumentando o disminuyendola energía suministrada, y a la vez la velocidad y sentido de giro del motor.
1) Amplificador de ganancia 1: A la salida del generado de onda cuadrada con el objetivo del aislamiento de impedancias se colocó un amplificador con LF353 de ganancia 1. La onda cuadrada se usa en este control de velocidad para fijar una referencia para el siguiente proceso de diseño de controladores delmotor.
2) Salida de potencia: La salida de potencia al motor se trabaja con un push-pull, figura 2, con dos transistores (TIP 31 y TIP 32) con el fin de suplir de corriente al motor y así no exigir una corriente exagerada al amplificador (LF353).
Figura 2 push- pull.
3) Esquema general: Para la elaboración de este sistema es necesario establecer un modelo divido por etapas. El sistemadebe proporcionar una variación de velocidad y a medida que este valor aumenta o disminuye, el motor que actuará como sensor debe mostrar el valor del voltaje que representará la velocidad del sistema, las etapas son:
3. Acondicionamiento de la señal.
Para este acondicionamiento se utilizará el segundo motor DC, con las mismas características del que se va a controlar, este después de tomar losresultados observados en la tabla 1, se puede hacer una aproximación lineal y diseñar un amplificador para garantizar que a máxima velocidad de giro el sensor entregue el mismo voltaje con el que está alimentado el motor principal.
Voltaje alimentación (V)
Voltaje en sensor (V)
4.96V
3.36V
Tabla 1. Voltajes tomados del sensor.
Figura 4. Circuito de acondicionamiento.
El acondicionamiento de lafigura 4, se diseña a partir de un amplificador operacional que será diseñado a partir de los siguientes cálculos:
Dentro del acondicionamiento de la señal se observó que aun contenía mucho ruido debido a la forma de generación del motor para esto se diseñó un filtro RC con un con el objetivo de que no se afecte la respuesta del sistema.
Figura 5. Filtro de acondicionamiento....
Abstracto— En esta práctica, se implementarán diferentes acciones de control, que se aplicaran a la planta de velocidad con motores DC caracterizada anteriormente, con el fin de obtener la señal de salida muy aproximada a la de referencia, modificar el tiempo de establecimiento del sistema, modificar el error de estado estacionario y finalmente modificar un controlador proporcional obteniendoun comportamiento similar al de un ON-OFF,
I. Introducción
INICIALMENTE se implementará un restador que permitirá definir la señal de error del sistema de velocidad, implementado y caracterizado anteriormente, para así poder ejecutar una acción de control ON-OFF al sistema, tal que al valor de referencia y del sensor sean aproximadamente iguales con un margen de error de ±0.2V, luego serealizará una acción de control proporcional que permita que el tiempo de establecimiento del sistema en lazo cerrado sea el 80% del de lazo abierto, siguiente a esto aplicara otra acción de control proporcional que hará que el error de estado estacionario a una entrada escalón sea del 10% y finalmente aumentando la ganancia del controlador proporcional observar sus particularidades al comportarsecomo un controlador ON-OFF.
II. Descripción del sistema
1. Montaje físico de motores
Inicialmente se adquieren dos motores D.C. de 12 voltios, y del mismo fabricante buscando conseguir las mismas características en el funcionamiento de los motores, se ajustan sobre una base de madera, y se acoplan mecánicamente por medio de un ajuste realizado a presión con un cilindro de plástico,permitiendo que el movimiento de alguno, se vea representado en el otro; en la figura 1 podemos observar un esquema del montaje realizado:
Figura 1. Esquema Físico de los motores
2. Sistema para control de velocidad.
Para la variación de velocidad, se empleará un generador de onda cuadrada, el cual se encontrará de voltajes positivos a voltajes negativos, de esta manera aumentando o disminuyendola energía suministrada, y a la vez la velocidad y sentido de giro del motor.
1) Amplificador de ganancia 1: A la salida del generado de onda cuadrada con el objetivo del aislamiento de impedancias se colocó un amplificador con LF353 de ganancia 1. La onda cuadrada se usa en este control de velocidad para fijar una referencia para el siguiente proceso de diseño de controladores delmotor.
2) Salida de potencia: La salida de potencia al motor se trabaja con un push-pull, figura 2, con dos transistores (TIP 31 y TIP 32) con el fin de suplir de corriente al motor y así no exigir una corriente exagerada al amplificador (LF353).
Figura 2 push- pull.
3) Esquema general: Para la elaboración de este sistema es necesario establecer un modelo divido por etapas. El sistemadebe proporcionar una variación de velocidad y a medida que este valor aumenta o disminuye, el motor que actuará como sensor debe mostrar el valor del voltaje que representará la velocidad del sistema, las etapas son:
3. Acondicionamiento de la señal.
Para este acondicionamiento se utilizará el segundo motor DC, con las mismas características del que se va a controlar, este después de tomar losresultados observados en la tabla 1, se puede hacer una aproximación lineal y diseñar un amplificador para garantizar que a máxima velocidad de giro el sensor entregue el mismo voltaje con el que está alimentado el motor principal.
Voltaje alimentación (V)
Voltaje en sensor (V)
4.96V
3.36V
Tabla 1. Voltajes tomados del sensor.
Figura 4. Circuito de acondicionamiento.
El acondicionamiento de lafigura 4, se diseña a partir de un amplificador operacional que será diseñado a partir de los siguientes cálculos:
Dentro del acondicionamiento de la señal se observó que aun contenía mucho ruido debido a la forma de generación del motor para esto se diseñó un filtro RC con un con el objetivo de que no se afecte la respuesta del sistema.
Figura 5. Filtro de acondicionamiento....
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