Señales de prueba típicas

RESUMEN: En esta práctica de laboratorio se pretende realizar la identificación física de un motor de DC, la identificación de sistemas físicos consiste en construir un modelo a partir de la variables medidas en un proceso, sabiendo de antemano que los modelos no son únicos para cada sistema. La herramienta a utilizarse en esta práctica es la función de transferencia un modelo matemático altamente utilizado en los análisis de respuesta transitoria y de frecuencia.

I. INTRODUCCIÓN

En el mundo moderno cada día se hace necesario la comprensión de las partes interactivas de algún determinado problema para llegar a una solución en forma rápida y eficiente. No todos los problemas se pueden considerar de fácil solución mediante el uso de sistemas empíricos que controlen mediante apagado o encendido de algún elemento y esperar que todo el proceso funcione en forma correcta. Es necesario en algunas ocasiones, plantear diferentes niveles de complejidad al controlador de un sistema específico, para garantizar que la calidad del producto es conforme con lo establecido a la competencia local, nacional y/o global. Por ende, para poder diseñar estos controladores mencionados, se hace obligatorio el planteamiento de un modelo que sea capaz de representar en una forma bastante cercana la complejidad del proceso, es aquí donde entra la determinación de un modelo matemático, a jugar un papel importante a nivel industrial y científico, garantizando que se puede realizar la acción controladora apropiada y garantizar de esta forma, el correcto funcionamiento del sistema total.

II. PROCEDIMIENTO

Señales de prueba típicas

Las señales de prueba que se usan regularmente son funciones escalón (a), rampa (b), parábola (c), etc. Con estas señales de prueba, es posible realizar con facilidad análisis matemáticos y experimentales de sistemas de control, dado que las señales son funciones del tiempo muy simples.

Figura 1. Señales de pruebas típicas

La forma de la entrada a la que el sistema estará sujeto con mayor frecuencia bajo una operación normal determina cuál de las señales de entrada típicas se debe usar para analizar las características del sistema. Si las entradas para un sistema de control son funciones del tiempo que cambian en forma gradual, una función rampa sería una buena señal de prueba. Asimismo, si un sistema está sujeto a perturbaciones repentinas una función escalón sería una buena señal de prueba; y para un sistema sujeto a entradas de choque, una función impulso sería la mejor.

Señal de prueba r(t) R(s)

Escalón r(t) = A, t > 0 r(t) = 0, t < 0 R(s) = A/s

Rampa r(t) = At, t > 0 r(t) = 0, t < 0 R(s) = A/s2

parabólica r(t) = At2, t > 0 r(t) = 0, t < 0 R(s) = 2A/s3

Tabla 1. Señales de entrada de prueba

Una vez diseñado un sistema de control con base en las señales de prueba, por lo general el desempeño del sistema en respuesta a las entradas reales es satisfactorio. El uso de tales señales de prueba permite comparar el desempeño de todos los sistemas sobre la misma base.

III. RESULTADOS

El sistema de control establecido fue el utilizado en prácticas anteriores para un sistema de posición de motor DC. Este sistema solo poseía el controlador y la planta sin incluir alguna clase de acción proporcional, integral o derivativa. La facilidad del montaje del mismo permite que pueda removerse el lazo de realimentación del sistema con solo desconectar un cable, y el sistema seguir operando sin alguna clase de interrupción. La entrada de este sistema está dada por un potenciómetro para similar el eje del motor deseado a controlar. La explicación del mismo no es competencia de este informe pues ya es un concepto analizado por prácticas previas, no obstante, en forma teórica, se puede recordar la función de transferencia de la planta de este sistema, el cual, de acuerdo a [3], está dada por:

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