Electronica de potencia

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL EJÉRCITO
SEDE LATACUNGA
INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Nombre: Victor Arellano
Luis Pabón
José Zurita

Nivel: Séptimo Malla Anterior

Control de velocidad de un motor DC utilizando un controlador PID.

OBJETIVO GENERAL

Diseñar y construir un controlador de velocidad para un motor DC

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Probar el funcionamiento de losdiferentes controladores PI, PD y PID.

Averiguar cuál es el efecto de las diferentes ganancias de cada controlador.

Probar prácticamente la teoría recibida en clase.

MARCO TEÓRICO

Un poco de teoría de control, una vez seleccionada la velocidad de seteo del motor, en un controlador de lazo abierto el motor se puede alimentar simplemente desde un potenciómetro variando su voltaje hastaobtener la velocidad deseada, este control no es muy usado en el mundo real ya que no permite cambios cuando se aplica una carga y la velocidad absoluta no es conocida a menos que se use un medidor externo, como se puede ver en la figura 1.

Figura 1 Circuito de control en Lazo Abierto

El controlador en lazo cerrado es muy común para mantener la velocidad de un motor en un punto deseado(setpoint) aún bajo variaciones de carga, para esto es necesario medir la velocidad, utilizando el sensor mas adecuado el cual producirá una frecuencia proporcional a la velocidad del motor.

En este lazo cerrado de velocidad del motor, una señal proporcional a la velocidad del motor es realimentada a la entrada donde es restada de la señal de seteo, esta diferencia se llama error, esta señal de error esusada para trabajar en que magnitud de la salida del controlador debería tener para mantener la velocidad del motor en el punto de seteo, por ejemplo si el error es positivo quiere decir que el motor está girando muy rápido, por lo tanto la salida del controlador debería ser reducida y viceversa, este modelo se lo puede ver en la figura 2.

Figura 2 Circuito de control en Lazo Cerrado

Aprimera vista se podría imaginar que algo tan simple como: "si la velocidad del error es negativa, multiplíquelo por algún factor escalar (normalmente conocido como "ganancia") y poner la salida del controlador a este nivel, el voltaje aplicado al motor es proporcional a la velocidad del error. En la práctica, este acercamiento es sólo parcialmente éxitoso por la razón siguiente: si el motor está enla velocidad del setpoint y sin ninguna carga, por lo tanto el motor corre libre. Si una carga se aplica, el motor reduce la velocidad por lo que una velocidad del error positiva es producida. El rendimiento aumenta por una cantidad proporcional para intentar restaurar la velocidad. Sin embargo, cuando la velocidad de motor recupera, el error reduce y por consiguiente se tiene el nivel delsetpoint. El resultado es que la velocidad de motor estabilizará a alguna velocidad debajo del setpoint en el que la carga está equilibrada por la velocidad del error x la ganancia. Si la ganancia es muy alta para que incluso el cambio más pequeño en causas de velocidad de motor un cambio significante en nivel del setpoint, la velocidad de motor puede oscilar. Esta estrategia básica es conocida como"mando proporcional" y se ha limitado sólo al uso cuando nunca puede obligar al motor correr exactamente a la velocidad del punto fija.

La siguiente mejora es presentar una corrección al rendimiento que seguirá agregando o substrayendo una cantidad pequeña al rendimiento hasta que el motor alcance el setpoint. De hecho un efecto similar se produce por otra ganancia antes de agregar el resultado a lacorrección proporcional que anteriormente se encontró. Este nuevo término es basado en lo que es eficazmente el integral de la velocidad del error.

Aquí tenemos un esquema donde hay dos mecanismos que intentan corregir la velocidad de motor que constituye un controlador PI (Proporcional-Integral). El término proporcional es una corrección rápida-suplente que hará un cambio en el rendimiento...