Trabajo

2º ITT SISTEMAS ELECTRÓNICOS 2º ITT SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN 3º INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN

AUTÓMATAS Y SISTEMAS DE CONTROL
PRÁCTICA 10

CONTROL EN SIMULACIÓN DE UN MOTOR DC
OBJETIVOS
• • •

Desarrollar el tema de diseño de reguladores PID en un marco de simulación con aplicación práctica. Mostrar la necesidad de realizar la simulación del regulador diseñado como fase previa alexperimento real. Controlar en simulación tanto en posición como en velocidad un servomotor convenientemente identificado para la posterior implementación práctica de dicho sistema de control.

1. SISTEMA A CONTROLAR El sistema a controlar es el conjunto motor eléctrico-freno conocido de otras prácticas:
freno

motor

Se realizarán experimentos de control de posición y de control develocidad en simulación: Control de velocidad: • Variable a controlar: velocidad de giro del motor • Señal de control: tensión aplicada al motor Control de posición:

Automatización Industrial. Práctica 9

• •

Variable a controlar: ángulo girado por el motor Señal de control: tensión aplicada al motor

El comportamiento del motor en cuanto a la relación entre la tensión aplicada al mismo y suvelocidad de giro es conocido de otras prácticas, y puede representarse mediante una función de transferencia de primer orden:
K V(s) 1 + τs

ω (s)

A partir de esta función de transferencia se deduce inmediatamente la relación entre la tensión aplicada y el ángulo girado por el motor, dado que:

ϑ (t )=∫ ω (t ) ⋅ dt

(el ángulo girado por el motor será la integral de la velocidad angular)Si expresamos esta relación en el dominio de Laplace:

ϑ ( s)= ⋅ ω ( s)

1 s

Y la función de transferencia que buscamos queda:
V(s) K 1 + τs

ω (s)

1 s

θ (s)

V(s)

K s(1 + τs)

θ (s)

En la presente práctica se pretende realizar el control en simulación de un servomotor real mediante el uso de reguladores PID. La simulación se realizará en el entorno Matlab/Simulink .Para ello, de lo único que se debe disponer es de la función de transferencia del sistema a regular, en este caso el servomotor. Obviamente es deseable haber realizado la correspondiente práctica de identificación del servomotor ya que aunque todos son iguales, la función de transferencia puede variar de unos otros en virtud de una serie de circunstancias. En cualquier caso, si no se haidentificado el sistema, una función de transferencia prácticamente válida para todos los servos es la siguiente:

G ( s) =

28 s + 10

donde θ(s) denota la posición angular del eje del servomotor y V(s) la entrada de control aplicada al mismo (tensión). Por tanto, la anterior función de transferencia proporciona

2

Automatización Industrial. Práctica 9

la relación entre la velocidad angulardel eje del servomotor respecto de su entrada de control. Como se ha comentado, lo que se pretende es controlar dicho servomotor , es decir, que la salida de éste cumpla unas determinadas especificaciones tanto dinámicas como estáticas. Para ello utilizaremos un esquema de control con realimentación negativa como el que se propone en la siguiente figura:

referencia(s)

E(s)

V(s) controlPLANTA

Variable a controlar

+ _

3

Automatización Industrial. Práctica 9

INFORME DE LA PRÁCTICA 10
NOMBRE:_________________APELLIDOS:______________ DNI:______________________ TITULACIÓN:_____________ FIRMA:___________________

2. CONTROL EN VELOCIDAD
Lo que se pretende en este caso es controlar la velocidad angular del eje del servomotor, Es decir, que la velocidad del eje sigauna determinada referencia. Para ello las tareas a realizar son: a) Construir el esquema Simulink para simular el comportamiento del sistema en bucle abierto, observando que se verifiquen las propiedades tanto dinámicas como estáticas que se desprenden del análisis de su función de transferencia en bucle abierto (ganancia en régimen permanente, valor final, constante de tiempo). Para realizar...