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CONTROL DE POSICION DE UN MOTOR DC

RESUMEN
El control automático hace parte importante de cualquier tipo de proceso industrial ya sea de
manufactura, industrial naval, aeroespacial, aplicaciones robóticas, procesos económicos,
biológicos, entre otros.
Debido a que el control automático va de la mano con prácticamente todas las ramas de la
ingeniería (eléctrica, electrónica, mecánica, sistemas,industrial, química, etc.), este artículo no se
centra en alguna en especial, así, el lector puede fácilmente construir un controlador PID análogo
sin necesidad de haber adquirido conocimientos previos de electrónica, pero teniendo sí como
base lo relacionado con teoría de control.
Una de las aplicaciones típicas de control análogo es el posicionamiento angular de motores de
corriente directa.Implementar un control PID para este tipo de aplicación es lo más conveniente,
puesto que puede hacerse mediante tecnología de fácil manejo y de bajo costo, referenciando
como tal a los amplificadores operacionales.
Palabras Clave: teoría de control, PID análogo, amplificadores operacionales.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Inicialmente se deben esclarecer los elementos que intervienen en sistema: el motor,principalmente, el cual debe tener en su eje un acople a un potenciómetro lineal que juega el
papel de sensor angular. El sistema motor/potenciómetro se define como la planta. La figura 1
muestra el acople motor dc ʹ potenciómetro lineal.

Figura 1. Acople Motor DC ʹ Potenciómetro Lineal

Con el fin de iniciar el diseño del controlador, en primera instancia deben tenerse en cuenta las
diferentesseñales que intervienen en el proceso. La señal de salida, o variable controlada, que
como su nombre lo indica es la señal que se desea controlar; la señal de set point, que se define
como la señal de entrada o el valor deseado; la señal de error, la cual arroja la diferencia entre la
señal de entrada y la de salida y la señal de control, producida por el controlador para disminuir o
eliminar elerror. En la figura 2 se pueden observar dichas señales en el diagrama de bloques del
sistema.

r

e
+

-

REFERENCIA

u
PID

y
MOTOR

CONTROLADOR

PROCESO

POTENCIOMETRO
SEÑAL RETROALIMENTADA

Figura 2. Diagrama de Bloques del sistema.

La señal de salida (y) es la que relaciona la salida del extremo móvil del potenciómetro lineal. El
potenciómetro produce una tensión equivalente a su posición enel extremo móvil (c), cuando sus
extremos fijos (a ʹ b) están alimentados con una tensión de 5 Vdc. Así, cuando no hay tensión de
alimentación, la posición es de 0 grados, con una tensión de 1.25 voltios se producen 90 grados,
con una tensión de 2.5 voltios, se espera una posición de 180 grados, y así sucesivamente.
La señal de entrada (r), o set point, hace referencia a la posición que se desea.Es decir, si se
quiere mover el motor a una posición angular de 180 grados, se debe alimentar con una tensión
de 2.5 voltios, si se quiere que el motor alcance una posición angular de 270 grados, entonces se
debe alimentar con una tensión de 3.75 voltios y así para cada una de las posiciones deseadas.
La señal de error (e), corresponde a la diferencia entre el set point y la señal de salida.Entonces, si
lo que se quiere es que el motor se mueva a una posición angular de 90 grados, se debe introducir
un set point de 1.25 voltios. A continuación se verifica la posición exacta en la cual se ubicó el
motor. Si se posiciona, por ejemplo en 67.5 grados el potenciómetro debe arrojar una tensión de
salida de 0.9375 voltios por lo cual, la señal de error (e), debe arrojar una tensión de 0.3125voltios
correspondientes a 22.5 grados.

La señal de control (u), está definida como se dijo anteriormente, como el voltaje producido por el
controlador para disminuir o anular el error. Si la señal de error es positiva quiere decir que la
entrada o set point es mayor que la salida real, entonces el controlador debe arrojar un voltaje
positivo al motor para que éste siga girando hasta reducir o...