Maquinas Asincronas

Ejercicio 1 EL42D - Control de Sistemas
Profesora: Dra. Doris Sáez Ayudante: Gonzalo Kaempfe (gkaempfe@ing.uchile.cl)

“Diseño de Control para el Motor de Corriente Continua”
I.- Objetivos
Diseñar e implementar controladores PID analógicos y digitales. Comparar sus resultados en un sistema simulado y en la planta real.

II.- Instrucciones
Para el desarrollo del Ejercicio 1 se solicita: a)b) Trabajar en equipo según los roles asignados. Seguir el siguiente calendario de actividades. Fecha de entrega Lunes 20 de Agosto Lunes 27 de Agosto Viernes 31 de Agosto, 14:00 Semana del 3 al 7 de septiembre, horarios por definir. 2 días hábiles luego de realizada la parte experimental Martes 11 de septiembre, 14:15. Lugar de entrega U-Cursos U-Cursos Secretaría Docente 1º piso. Laboratorio deAutomática Secretaría Docente 1º piso. Sala de Clases E214

Actividad Bitácora 1 Bitácora 2 V. Diseño de controladores VI. Parte experimental (Laboratorio). VI. Parte experimental (Informe). Presentaciones c)

Pauta de evaluación: Actividad V. Diseño de controladores VI. Parte experimental (Laboratorio). % Nota Ejercicio 2 60% 30% Trabajo en equipo 5% Auto-evaluación 10% Co-Evaluación 15%Evaluación Docente 10% *15% Exposición *15% VI. Parte experimental (Laboratorio).

VI. Parte experimental (Informe). Presentaciones *solo para los grupos que presentan.

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III.- Introducción
El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotativo. Esta máquina de corriente continua es una de las másversátiles en la industria. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica han caído en desuso pues los motores de corriente alterna del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más asequibles para el consumidor medio de la industria. A pesarde esto, el uso de motores de corriente continua sigue y se usan en aplicaciones de trenes o tranvías. En estos medios de transporte siempre se busca una velocidad deseada, la cual se consigue controlando la frecuencia de rotación de los ejes, lo que se logra regulando un voltaje aplicado al motor.

Figura 1: Tren ligero español. Su tensión de alimentación es de 25[kV] 50[Hz]. Puede viajar a másde 300[Km/h]. La presente actividad posee como finalidad tener un acercamiento al control en una planta real, donde en primer lugar se diseñarán dos controladores para el motor de corriente continua, para luego aplicarlos en el laboratorio de Automática, del Edificio de Electrotecnologías. Para ello se cuenta con un motor de corriente continua con entrada de voltaje admisible entre 0 y 50 [V] yuna salida asociada a un frecuencia-voltaje que entrega entre 0 y 4 [V]. A continuación se presenta la modelación de la planta y requerimiento para el diseño de controladores.

Figura 2: Motor de Corriente Continua del Laboratorio de Automática

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IV.- Modelación del motor de corriente continua
Se debe contar, para realizar el diseño del sistema de control, con el modelo fenomenológico dela dinámica del motor de CC. En el laboratorio se cuenta con un motor de CC de excitación independiente, el que puede modelarse mediante un circuito equivalente, el que se muestra en la figura 3.

+ Vf -

Rf Ia

Ra + E + Va -

Figura 3: Modelo circuital del motor de CC. La parte izquierda modela el estator y, la derecha, el rotor. Las ecuaciones que describen el comportamiento del motorson:
E = G ⋅ If ⋅ w = K ⋅ w , donde G es una constante característica del motor e If es la corriente de campo y es constante.

Por otro lado, las ecuaciones del torque neto están dadas por:
dw dt Tn = Te − b ⋅ w Tn = J

Tn y Te son el torque neto y el eléctrico respectivamente, mientras que J y b son constantes inherentes al motor. Por lo tanto, la función de transferencia que caracteriza...