Levitacion magnetico
Páginas: 11 (2601 palabras)
Publicado: 29 de junio de 2011
SISTEMA DE LEVITACIÓN MAGNÉTICA CONTROLADO CON LÓGICA DIFUSA Y CONTROL CLÁSICO
Ubaldo Espinosa, Alejandro Aceves L, Alejandro Vega, Cuauhtémoc Carbajal.
El prototipo “Levitación Magnética LEA400” es un sistema monovariable, inestable, no lineal, el cual consiste de un cuerpo de metal (esfera) que se desplaza libremente, un electroimán como actuador y un sistema electrónico de control. Laconfiguración puede ser vista como un péndulo suspendido magnéticamente. Esta unidad experimental se presenta como un prototipo diseñado para las prácticas de los estudiantes y la verificación de las capacidades de la ingeniería de control. El elemento controlado, no lineal e inestable, es un cuerpo de metal con capacidad de desplazamiento libre, suspendido por un electroimán que se encuentra en laposición alta. La posición del cuerpo metálico, correspondiente a la distancia entre el cuerpo y el magneto, es medida mediante un LVDT (lineal voltage differential transformer) y es pasada al controlador como el valor presente. El controlador pasa la señal actuante al elemento de control que a su vez proporciona el cambio de posición requerido; el punto de consigna puede ser variado en un rangode 0-5 mm. Primeramente fué controlado por medio de un sistema analógico y posteriormente por un sistema difuso. El concepto de inestabilidad se aprecia fuertemente con el sistema analógico y se resuelve por medio de la reubicación de polos. Con el sistema Difuso es más fácil de controlar, aquí la dificultad estriba principalmente en la implantación de las reglas de conocimientos.
PalabrasClave: Control analógico, Control digital, Lógica Difusa, Levitación Magnética, Ubicación de polos, LVDT.
1.- Introducción
El desarrollo tecnológico que se vive actualmente a nivel mundial, obliga a una mejor preparación de los estudiantes, especialmente en áreas tecnológicas, en donde el control automático juega un papel muy importante, principalmente dentro de la optimización de los procesos.Aunado a la problemática que se presenta por el alto consumo de hidrocarburos para la generación de energéticos, ha llevado a que se investiguen otras alternativas. Dos tecnologías que resultan prometedoras para el transporte de materiales pesados, son la energía neumática y la energía magnética.
Ing. Ubaldo Espinosa: Tesista de ingeniería, Escuela Militar de Ingenieros, México D. F. M.en C.Alejandro Aceves López: Profesor de planta del Laboratorio de Electrónica Avanzada del ITESM Campus Estado de México, aaceves@servdgi.cem.itesm.mx. Dr. Alejandro Vega Salinas: Profesor de planta del Laboratorio de Electrónica Avanzada del ITESM Campus Estado de México, avega@servdgi.cem.itesm.mx. Dr. Cuauhtémoc Carbajal Fernández: Coordinador del Laboratorio de Electrónica Avanzada del ITESM CampusEstado de México, carbajal@servdgi.cem.itesm.mx.
El dispositivo que aquí se presenta es un sistema de suspensión magnética [1], que tiene como objetivo didáctico que los estudiantes se introduzcan en el control de la energía magnética, y a traves de la realización de prácticas puedan presentarla como una alternativa viable. Partimos de la premisa siguiente: que el dispositivo puede suspender enun punto determinado, una esfera metálica mediante el ajuste del campo magnético producido por un electroimán.
2.- Metodología El sistema por suspensión magnética, puede representarse por el siguiente diagrama de bloques:
CONTROL
AMPLIFICAD.
ACTUADOR
PLANTA
SENSOR
Figura 1. Diagrama a bloques del Sistema de Levitación Magnética.
En la figura 2. se observa la suspensiónmagnética generada por un arreglo de un electroimán el cual suspende a un objeto, contrarrestando la fuerza de gravedad. Lo primero que se debe determinar del sistema, es su modelo matemático [2], a fin de poder calcular las variables que en él intervienen. Se considera en este caso un desplazamiento axial. Puede observarse que existirá contacto físico si la distancia decrece y que el objeto caerá...
Ubaldo Espinosa, Alejandro Aceves L, Alejandro Vega, Cuauhtémoc Carbajal.
El prototipo “Levitación Magnética LEA400” es un sistema monovariable, inestable, no lineal, el cual consiste de un cuerpo de metal (esfera) que se desplaza libremente, un electroimán como actuador y un sistema electrónico de control. Laconfiguración puede ser vista como un péndulo suspendido magnéticamente. Esta unidad experimental se presenta como un prototipo diseñado para las prácticas de los estudiantes y la verificación de las capacidades de la ingeniería de control. El elemento controlado, no lineal e inestable, es un cuerpo de metal con capacidad de desplazamiento libre, suspendido por un electroimán que se encuentra en laposición alta. La posición del cuerpo metálico, correspondiente a la distancia entre el cuerpo y el magneto, es medida mediante un LVDT (lineal voltage differential transformer) y es pasada al controlador como el valor presente. El controlador pasa la señal actuante al elemento de control que a su vez proporciona el cambio de posición requerido; el punto de consigna puede ser variado en un rangode 0-5 mm. Primeramente fué controlado por medio de un sistema analógico y posteriormente por un sistema difuso. El concepto de inestabilidad se aprecia fuertemente con el sistema analógico y se resuelve por medio de la reubicación de polos. Con el sistema Difuso es más fácil de controlar, aquí la dificultad estriba principalmente en la implantación de las reglas de conocimientos.
PalabrasClave: Control analógico, Control digital, Lógica Difusa, Levitación Magnética, Ubicación de polos, LVDT.
1.- Introducción
El desarrollo tecnológico que se vive actualmente a nivel mundial, obliga a una mejor preparación de los estudiantes, especialmente en áreas tecnológicas, en donde el control automático juega un papel muy importante, principalmente dentro de la optimización de los procesos.Aunado a la problemática que se presenta por el alto consumo de hidrocarburos para la generación de energéticos, ha llevado a que se investiguen otras alternativas. Dos tecnologías que resultan prometedoras para el transporte de materiales pesados, son la energía neumática y la energía magnética.
Ing. Ubaldo Espinosa: Tesista de ingeniería, Escuela Militar de Ingenieros, México D. F. M.en C.Alejandro Aceves López: Profesor de planta del Laboratorio de Electrónica Avanzada del ITESM Campus Estado de México, aaceves@servdgi.cem.itesm.mx. Dr. Alejandro Vega Salinas: Profesor de planta del Laboratorio de Electrónica Avanzada del ITESM Campus Estado de México, avega@servdgi.cem.itesm.mx. Dr. Cuauhtémoc Carbajal Fernández: Coordinador del Laboratorio de Electrónica Avanzada del ITESM CampusEstado de México, carbajal@servdgi.cem.itesm.mx.
El dispositivo que aquí se presenta es un sistema de suspensión magnética [1], que tiene como objetivo didáctico que los estudiantes se introduzcan en el control de la energía magnética, y a traves de la realización de prácticas puedan presentarla como una alternativa viable. Partimos de la premisa siguiente: que el dispositivo puede suspender enun punto determinado, una esfera metálica mediante el ajuste del campo magnético producido por un electroimán.
2.- Metodología El sistema por suspensión magnética, puede representarse por el siguiente diagrama de bloques:
CONTROL
AMPLIFICAD.
ACTUADOR
PLANTA
SENSOR
Figura 1. Diagrama a bloques del Sistema de Levitación Magnética.
En la figura 2. se observa la suspensiónmagnética generada por un arreglo de un electroimán el cual suspende a un objeto, contrarrestando la fuerza de gravedad. Lo primero que se debe determinar del sistema, es su modelo matemático [2], a fin de poder calcular las variables que en él intervienen. Se considera en este caso un desplazamiento axial. Puede observarse que existirá contacto físico si la distancia decrece y que el objeto caerá...
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