pendon control
Páginas: 5 (1038 palabras)
Publicado: 30 de junio de 2015
CONTROL DE POSICIÓN DE BALANCÍN A TRAVÉS DE MOTOR Y HÉLICE
José Jorge quintero Orozco
Jesús Esteban Suarez Strauch
Camilo Ernesto Sánchez Campiño
William Poveda Reales
RESUMEN:
Mediante el siguiente proyecto, se presenta la implementación de un controlador digital en la cual controla la posición de una barra, en donde su movimiento de giro es provocado por una fuerza de empuje de una hélice yun motor de corriente directa, de manera que controlando la velocidad de giro del motor se podrá regular la fuerza de empuje que actúa sobre la barra y con ello la posición de la misma, donde todo esto es controlado por medio de un instrumento de laboratorio virtual como lo es LabVIEW, encargado de ejercer la función de control y la visualización de esta misma.
El primer paso al analizar unsistema de control es establecer el modelo matemático del sistema, para así proceder a realizar su diseño, para esto hay que tener en cuenta los siguientes parámetros que son: Estabilidad, Tiempo de Asentamiento, Frecuencia de Oscilación, Sobre picos del sistema, los cuales fueron considerados para realizar el controlador digital pertinente, en este caso un PID.
CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA.
La planta(balancín con motor) que se muestra en la figura 1 está formada por una barra cuya longitud es de 56 cm y la barra bancada cuya altura es de 32 cm, en uno de los extremos del balancín fue atado el motor con correas plásticas, del otro extremo se sujetó un contrapeso para que fuese más fácil levantar la barra; el motor es de carácter genérico solo se conoce que el voltaje Max de polarización debeser 12v, la hélice tiene un diámetro de 7 cm. La barra está sujeta al eje, dicho eje es el cursor de un potenciómetro lineal que actúa como sensor de posición.
FIGURA DE LA PLANTA
Figura1. Planta real
SENSOR POTENCIOMÉTRICO.
Para registrar la posición de la barra, se eligió un potenciómetro de cursor giratorio (figura 2) ya que el movimiento del cursor se asemeja al movimiento que se quierepara métrizar. Se ha seleccionado un resistor variable de manera que la variación de resistencia en función de la posición del cursor sea lineal.
Figura 2. Eje rotatorio balancín (potenciómetro).
DISEÑO DELCONTROLADOR.
Figura 3. Controles a lazo cerrado PID.
Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control por realimentación que calcula la desviación o error entre un valormedido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una acción correctora que ajuste el proceso. El control PID se da en tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo.
Para el diseño del regulador se realizaron los siguientes pasos:
1. Identificación del sistema a través de IDENT
A través de la herramienta de MATLAB de sisotools se procede a realizar la identificaciónde la planta con datos previamente adquiridos a por la TAD. La identificación se realizó introduciendo una señal de un voltio (step) a la planta y observar su dinámica.
Figura 4. Identificación de la planta
Figura 5. Identificación de la planta con la TAD
2. Establecer los parametros de diseño del controlador PID
3. Construccion del PID
Para comenzar la construcción del PID loprimero que se tuvo en cuenta fue la ubicación típica de los polos y ceros de un controlador PID discretos.
Figura 6 ecuación y ubicación de polos en un PID discreto
Esto quiere decir que el controlador PID debe contar con un polo en z=0 y otro en z=1. Una vez que se tiene clara la función de transferencia que se debe determinar se procede a diseñar el controlador PID.
Figura 7. Ubicaciones depolos y ceros SISITOOL
Una vez determinado y diseñado el controlador en el plano z se procedió directamente a su implementación con ayuda del software LABVEIW para así poder observar si los parámetros requeridos son cumplidos o al menos son aproximados, téngase en cuenta que se está trabajando bajo una planta identificada o una aproximación del 85.3% a la real, también se debe aclara que el...
José Jorge quintero Orozco
Jesús Esteban Suarez Strauch
Camilo Ernesto Sánchez Campiño
William Poveda Reales
RESUMEN:
Mediante el siguiente proyecto, se presenta la implementación de un controlador digital en la cual controla la posición de una barra, en donde su movimiento de giro es provocado por una fuerza de empuje de una hélice yun motor de corriente directa, de manera que controlando la velocidad de giro del motor se podrá regular la fuerza de empuje que actúa sobre la barra y con ello la posición de la misma, donde todo esto es controlado por medio de un instrumento de laboratorio virtual como lo es LabVIEW, encargado de ejercer la función de control y la visualización de esta misma.
El primer paso al analizar unsistema de control es establecer el modelo matemático del sistema, para así proceder a realizar su diseño, para esto hay que tener en cuenta los siguientes parámetros que son: Estabilidad, Tiempo de Asentamiento, Frecuencia de Oscilación, Sobre picos del sistema, los cuales fueron considerados para realizar el controlador digital pertinente, en este caso un PID.
CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA.
La planta(balancín con motor) que se muestra en la figura 1 está formada por una barra cuya longitud es de 56 cm y la barra bancada cuya altura es de 32 cm, en uno de los extremos del balancín fue atado el motor con correas plásticas, del otro extremo se sujetó un contrapeso para que fuese más fácil levantar la barra; el motor es de carácter genérico solo se conoce que el voltaje Max de polarización debeser 12v, la hélice tiene un diámetro de 7 cm. La barra está sujeta al eje, dicho eje es el cursor de un potenciómetro lineal que actúa como sensor de posición.
FIGURA DE LA PLANTA
Figura1. Planta real
SENSOR POTENCIOMÉTRICO.
Para registrar la posición de la barra, se eligió un potenciómetro de cursor giratorio (figura 2) ya que el movimiento del cursor se asemeja al movimiento que se quierepara métrizar. Se ha seleccionado un resistor variable de manera que la variación de resistencia en función de la posición del cursor sea lineal.
Figura 2. Eje rotatorio balancín (potenciómetro).
DISEÑO DELCONTROLADOR.
Figura 3. Controles a lazo cerrado PID.
Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control por realimentación que calcula la desviación o error entre un valormedido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una acción correctora que ajuste el proceso. El control PID se da en tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo.
Para el diseño del regulador se realizaron los siguientes pasos:
1. Identificación del sistema a través de IDENT
A través de la herramienta de MATLAB de sisotools se procede a realizar la identificaciónde la planta con datos previamente adquiridos a por la TAD. La identificación se realizó introduciendo una señal de un voltio (step) a la planta y observar su dinámica.
Figura 4. Identificación de la planta
Figura 5. Identificación de la planta con la TAD
2. Establecer los parametros de diseño del controlador PID
3. Construccion del PID
Para comenzar la construcción del PID loprimero que se tuvo en cuenta fue la ubicación típica de los polos y ceros de un controlador PID discretos.
Figura 6 ecuación y ubicación de polos en un PID discreto
Esto quiere decir que el controlador PID debe contar con un polo en z=0 y otro en z=1. Una vez que se tiene clara la función de transferencia que se debe determinar se procede a diseñar el controlador PID.
Figura 7. Ubicaciones depolos y ceros SISITOOL
Una vez determinado y diseñado el controlador en el plano z se procedió directamente a su implementación con ayuda del software LABVEIW para así poder observar si los parámetros requeridos son cumplidos o al menos son aproximados, téngase en cuenta que se está trabajando bajo una planta identificada o una aproximación del 85.3% a la real, también se debe aclara que el...
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