Hidraulica

Scientia et Technica Año IX, No 22, Octubre 2003. UTP. ISSN 0122-1701

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MODELADO Y SIMULACIÓN DEL CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR HIDRÁULICO
RESUMEN En este artículo se presenta una metodología de selección de un motor hidráulico y el control de su velocidad, a partir de unos requerimientos de funcionamiento. Se presenta el modelado del sistema, la selección de los componentes, y sepresentan los resultados de la simulación. PALABRAS CLAVES: motor hidráulico, servoválvula, alinealidades, control ABSTRACT The purpose of the present paper is to present a methodology for the selection of a hydraulic motor and its speed control to meet stated functional requirements. After selecting the components of the hydraulic system, the model of the system is built. Results of the simulationare presented and analyzed. KEY WORDS: hydraulic motor, servovalve, control, nonlinear. LUZ ADRIANA MEJÍA C. * adriamec@yahoo.com MAURICIO MONROY J. * mauriciomonroy741@hotmail.com ALEXANDER DÍAZ A. * alexdiaza@utp.edu.co EDISON HENAO C. * edisonhenao@utp.edu.co *Estudiantes Maestría en Sistemas Automáticos de Producción UTP MARIO HOYOS MESA Profesor Titular Universidad Tecnológica de Pereira.marhoyos@utp.edu.co linealización previa, con el fin de reducir su complejidad y obtener respuestas de fácil manipulación. Las linealizaciones son muy aproximadas y no reflejan el comportamiento exacto del sistema por lo que no presentan la rigurosidad sugerida en ciertas aplicaciones. La utilización de programas computacionales para la simulación de sistemas hidráulicos ofrece la oportunidad desuperar esas desventajas derivadas de la linealización; los resultados de las simulaciones reflejan de una manera más fiel el comportamiento del sistema real. Adicionalmente, es posible predecir el comportamiento del sistema para condiciones de trabajo diferentes a las condiciones de diseño y determinar su máxima utilización (rangos máximos en los que el sistema opera correctamente). En este trabajo sepresenta el modelado y la simulación del control de velocidad de un motor hidráulico, al cual le es inherente su comportamiento no lineal. Primero se determina el modelo matemático del sistema; luego se seleccionan los componentes, con el fin de obtener algunos parámetros de entrada del sistema (coeficientes del motor, diámetros de los puertos de la servoválvula, presión de suministro, presiones ycaudales de trabajo), y, finalmente, se hace la simulación, con ayuda del computador , y se analizan los resultados. 2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Se trata en este trabajo de una aplicación industrial del control de velocidad de un hidromotor acoplado a un

NOMENCLATURA i: Corriente mA V: Voltaje, V r: Radio del pórtico en la servoválvula, m x: Desplazamiento del carrete de la válvula, m Cd:Coeficiente de descarga, 0,625 ps: Presión de suministra, Pa. p: Diferencia de presión en el motor, Pa. ρ: Densidad del aceite hidráulico, kg/m3 Qm: Caudal de entrada al motor, m3/s Qv: Caudal de salida de la válvula, m3/s n: Velocidad rotacional, rpm. Tt: Torque teórico Ta: Torque actual, carga Tf: Torque de fricción Tv: Torque viscoso Tc: Torque de despegue J: Momento de inercia del conjunto motor ytambor AQ, BQ, AT, BT: Coeficientes del motor. W: Potencia, kW.

1. INTRODUCCIÓN La Predicción del comportamiento dinámico de cualquier sistema en su fase de diseño, se ha convertido en una necesidad y una herramienta fundamental que ayuda al diseñador no sólo a evaluar su funcionamiento, sino también ha disminuir costos generados por los rediseños posteriores a la implementación del mismo. Lamayoría de los sistemas hidráulicos son sistemas no lineales, cuya dinámica usualmente se estudia tras una
Fecha de Recibo: 22 Agosto de 2003 Fecha de Aceptación: 27 Octubre de 2003

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tambor, que debe girar con diferentes velocidades, entre 30 y 90 rpm, y con una exactitud del 5% de la velocidad en el estado estable, en cada caso....