Diseño e implementacion motor

Segundo Congreso Virtual, Microcontroladores y sus Aplicaciones

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN CONTROL PID DIGITAL PARA MOTOR DC, USANDO DISPOSITIVOS EMBEBIDOS PSOC CY8C29466-24PVXi.
Autores: Alexander Ramírez Montenegro, Carlos Alberto Fernández Perdomo UNIVERSIDAD DEL CAUCA COLOMBIA alexuid342@hotmail.com, carlosfp@unicauca.edu.co

Resumen: En este proyecto se trata de realizar un controlde velocidad de un motor DC para la dosificación de unos polvos, para ello se usa un encoder para medir la velocidad y un PSOC donde ira implementada la ley de control que regirá la velocidad del motor, este trabajo se hace con fines académicos, es decir es de carácter de experiencia institucional.

1. INTRODUCCION
En el presente trabajo se desarrolla un Control de velocidad en lazo cerrado deun motor DC de imán permanente aplicando el conocido algoritmo de control PID. El objetivo es mantener constante la velocidad ante variaciones de la carga (perturbaciones), de manera automática. El sistema se realizó usando un motor DC HITACHI de imán permanente de 24 voltios extraído de una fotocopiadora, el cual es controlado por un H-bridge basado en un chip L298N que permite usando la técnicaPWM variar la velocidad del motor y su sentido de giro. Como unidad de realimentación, se utiliza un encoder de velocidad GP1A30R de la empresa SHARP y todo el sistema es controlado por un PSOC CY8C29466-PVXI y usando comunicación USB para enviar datos al PC con el CY7C64215.

necesario conocer los diferentes parámetros de los que se encuentra compuesto: • Momento de inercia del rotor J. •Coeficiente de amortiguamiento del sistema mecánico (b). • Constante de fuerza electromotriz K=Ke=Kt. • Resistencia eléctrica (Ra). • Inductancia eléctrica (La). • Entrada (V): Fuente de Tensión. • Salida (W): velocidad rotacional del eje. En la figura 1 se muestra es esquema base para el modelamiento del motor DC.

2. MODELAMIENTO DE LA PLANTA
Considerando que nuestro motor tiene un eje rígido, pormedio de sus ecuaciones eléctricas y mecánicas, al relacionarlas, podemos obtener el modelo del motor en el cuál la entrada es el voltaje aplicado y la salida es la velocidad rotacional del eje, para esto es Figura 1. Esquema base de modelamiento. Las ecuaciones diferenciales de este sistema son:

Congreso 2010, Página 1

 = + ∗ + ∗ = ∗ = ∗ ∗ = − − ∗



1 2 (3)4 Masa del motor (gr) 450

Tabla 2. Mediciones de masa y diámetro del motor

Diámetro del motor (cm) 3.7

Radio motor (cm) 1.85

Como se desconoce el valor del torque de la carga que se va usar, se tomará que = 0, y la función de transferencia haciendo la transformada de Laplace y el ordenamiento de las ecuaciones es: WM (t) = v(t) s2 +s
Kt La *J Ra *J+La *b La *J

Para medir laresistencia de armadura, , se aplicó un voltaje fijo y se bloqueó el eje del motor, de tal forma que el eje no rotara y se midió la corriente que estaba circulando es en instante, de esta manera la para el motor usado fue de = , . Usando los datos de la tabla 1, se puede realizar una estimación de K=Km=Kt, considerando que en estado estable, es decir sin cargas en el eje del motor, se puede estimarusando las ecuaciones:

+

Km Kt +Ra *b La *J

(5)

3. MEDICION DE PARAMETROS
Para la medición de los parámetros que se muestran en la ecuación 5, se procede a medir voltaje y corriente en el motor así como el número de vueltas realizadas en un cierto tiempo, también se midió la inductancia usando un inductometro conectado a las dos borneras del motor DC. Los datos medidos se muestran enla tabla 1.
Tabla 1 Datos medidos del motor DC

(6) (7) Así,

(8) Donde el voltaje armadura, la corriente armadura y es la velocidad angular. Usando los datos de la tabla 1 se estima, promediando, que K= 3.84E-3 voltios/RPM. Para estimar el momento de inercia se considera que el motor es un cilindro, y calcular el momento de inercia de un cilindro es muy fácil, y está dado por la...