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 uncontrol de 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 lazocerrado de un motor DC de imán
permanente aplicando el conocido algoritmo de
control PID.

necesario conocer los diferentes parámetros de los
que se encuentra compuesto:
• Momento de inercia del rotor J.
• Coeficiente de amortiguamiento del sistema
mecánico (b).

El objetivo es mantener constante la velocidad ante
variaciones de la carga (perturbaciones), de manera
automática.

•Constante de fuerza electromotriz K=Ke=Kt.

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 técnica PWM variar la velocidad
del motor y su sentido de giro.

• Inductancia eléctrica (La).

Como unidad de realimentación, se utiliza un encoder
develocidad 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.

• Resistencia eléctrica (Ra).

• 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
PLANTAConsiderando que nuestro motor tiene un eje rígido,
por medio 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

𝑣 𝑡 = 𝑒 𝑡 +𝑖𝑎 𝑡 ∗ 𝑅𝑎 + 𝐿𝑎 ∗

𝑑𝑖 𝑡
𝑑𝑡

𝑒 𝑡 = 𝐾𝑚 ∗ 𝑊𝑚 𝑡

Mediciones de masa y diámetro del motor

2

𝜏𝑀 = 𝐾𝑡 ∗ 𝑖𝑎 𝑡
𝐽∗

Tabla 2.

1
Masa del motor
(gr)
450

(3)

𝑑𝑊𝑀
= 𝜏𝑀 − 𝜏𝐿 − 𝑏 ∗ 𝑊𝑀 𝑡
𝑑𝑡

La *J

+

Km Kt +Ra *b

Para medir la resistencia de armadura, 𝑅𝑎 , 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 queestaba circulando es en instante, de esta manera la 𝑅𝑎
para el motor usado fue de 𝑹𝒂 = 𝟓, 𝟐𝟓 𝑶𝒉𝒎𝒔.
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 estimar usando las ecuaciones:

Kt
La *J
Ra *J+La *b

(5)

La *J

3. MEDICION DE
PARAMETROS

(6)

Para la mediciónde 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 en la tabla 1.
Tabla 1
Datos medidos del motor DC

Voltaje
armadura
(V)
5
8
10
12
15
1820
22
24

Corriente
armadura
(A)
8,00E-02
9,00E-02
9,03E-02
1,00E-01
1,01E-01
1,10E-01
1,11E-01
1,20E-01
1,21E-01

Radio motor
(cm)
1.85

4

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

Diámetro...