Practica 1 Control De Maquinas_1

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y
TECNOLOGÍAS AVANZADAS

“Control PID para posición de Motor CD”

Asignatura: Control de máquinas eléctricas

Docente: HEREDIA VARGAS OMAR

Alumno
Rodríguez Mancera Alberto
Sebastián Ezequiel Coronado Rivera
Bravo Flores Víctor Manuel
Escalante Sánchez Erick Antonio






Grupo: 5MV5

07/10/2015

ObjetivoControlar un motor de C.D en el avance y el ángulo de giro del rotor con un control PID.
Introducción
El control de las maquinas eléctricas (Motores) desempeña un papel importante en los procesos de manufactura, industriales, navales, aeroespaciales, robótica, económicos, biológicos, etc.
Como el control automático va ligado a, prácticamente, todas las ingenierías (eléctrica, electrónica, mecánica,sistemas, industrial, química, etc.), esta práctica ha sido desarrollada de tal manera que permita al usuario construir un controlador Proporcional análogo.
El usuario construirá un servosistema de posición con elementos como son amplificadores, transistores y potenciómetros. Posteriormente, luego de familiarizarse con el funcionamiento del sistema, podrá entender cómo se puede controlar a unmotor dándole su posición al rotor y la velocidad del mismo (ganancia).

Materiales

Un Motor de cd de imán permanente de 3,6,9 o 12 voltios, 2 amperios max.
Dos potenciómetros lineales de 10 KΩ , 1 vuelta.
Un acople mecánico para acoplar el eje del motor con el eje de un potenciómetro.
Un protoboard.
Tres amplificadores operacionales LM741
Cuatro resistencias de 270 KΩ
Dos resistencias de 39KΩ
Una resistencia de 1 KΩ
Un potenciómetro lineal de 100 KΩ
Un transistor TIP32
Un transistor TIP31
Cables de conexión
Una fuente de tensión positiva y negativa.
Una fuente de tensión de 5 volts.




Diseño designado para la práctica

Este controlador PID análogo construido con amplificadores operacionales, resistencias y transistores no solo es aplicable al sistema de posición tratado en estedocumento sino a cualquier sistema cuyos valores de entrada y salida se encuentren dentro de las magnitudes de voltaje y corriente "nominales" del controlador. Es decir, se puede aplicar a cualquier sistema cuya variable de salida sea sensada por un elemento que transmita una señal entre 0 y 5 voltios (señal muy común en los procesos industriales o fácilmente transformables desde una señal de 4 a 20mA) y cuyo actuador trabaje con voltajes entre –12 y +12 voltios de cd y 4 amperios.
Amplificador (control proporcional)
Se puede apreciar que el voltaje de salida, Vo, es igual al voltaje de entrada, Vi, amplificado R2/R1 veces, pero con polaridad inversa. Para corregir la polaridad se debe emplear otro amplificador inversor, en cascada, con ganancia igual a 1, es decir, con R2 = R1, comomuestra la figura 5. Se recomienda utilizar para R1 resistencias de valor 39 KΩ , para R2 de 1KΩ y para R3 una resistencia variable (potenciómetro) linealmente de 0 a 100 KΩ , para conseguir variar la ganancia del controlador desde 0 hasta 100 aproximadamente.

Figura 5
Amplificador de potencia
Una señal de voltaje que puede variar entre –V y +V dependiendo de la magnitud y polaridad del error. Sinembargo, esta señal no tendrá la potencia necesaria para mover el motor de cd por lo que se hace necesario colocar un amplificador de potencia, que en nuestro caso se implementará con dos transistores PNP y NPN. Vale la pena aclarar también que la salida de voltaje del amplificador operacional no podrá ser mayor que el de la fuente que los alimenta.
La figura 6 muestra el circuito amplificador depotencia conectado a la salida del conjunto de amplificadores operacionales, y se detalla la numeración de los terminales de los integrados y transistores. Los transistores empleados son el TIP31 y el TIP32, cuya numeración de terminales se muestra en la figura 12.

FIGURA 6
Numeración de terminales de los transistores

Figura 7
En la figura 6 se notara la conexión del transistor conforme a la...