Variadores De Velocidad

PROYECTO

CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD

DOCENTE:ING. ROBERTO CORTEZ SILVA

INTEGRANTES:

HUAMAN LOZANO PERCY

FIERRO ARTICA VICTOR

LERMO MARIN MAEL

HINOSTROZA RAMOS ALBERTH

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

CURSO: INGENIERIA DE CONTROL

HUANCAYO JUNIO DEL 2014

INDICE

Objetivo

Introducción Teorica y Practica

1. Introduccion

2. Planteamineto del Proyecto

3. Construccion del Proyecto

4. Modelamiento matematico

5. Analisis del modelo matematico del sistema

6. Diseño del Controlador

7. Implementacion del Controlador

8. Data Sheet de Componentes

9. Bibliografia

Objetivo:

A través de este proyecto queremos demostrar una de las aplicaciones del control de los procesos mediante el uso de un controlador proporcional análogo diseñado para diversas funciones empleando amplificadores operacionales y elementos electrónicos de fácil manejo y bajo costo, teniendo algunos conocimientos básicos en electrónica y de Control Automático. El controlador PID que se construyo es aplicable a cualquier proceso de una entrada / una salida, cuya señal de salida esté en el rango de 0 a 5 voltios de cd y la señal de entrada al proceso pueda ser una señal de –12 a +12 voltios de cd, 4 amperios.

INTRODUCCION TEORICA Y PRACTICA

Palabras claves: control PID, Lugar de las Raíces, polos, ceros, error en estado estacionario, amplificador operacional.

1. Introducción

El control automático 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.),

Se requiere definir ciertos términos básicos.

Señal de salida: es la variable que se desea controlar (posición, velocidad, presión, temperatura, etc.). También se denomina variable controlada.

Señal de referencia: es el valor que se desea que alcance la señal de salida.

Error: es la diferencia entre la señal de referencia y la señal de salida real.

Señal de control: es la señal que produce el controlador para modificar la variable controlada de tal forma que se disminuya, o elimine, el error.

Señal análoga: es una señal continua en el tiempo.

Señal digital: es una señal que solo toma valores de 1 y 0. El PC solo envía y/o recibe señales digitales.

Conversor análogo/digital: es un dispositivo que convierte una señal analógica en una señal digital (1 y 0).

Conversor digital/análogo: es un dispositivo que convierte una señal digital en una señal analógica (corriente o voltaje).

Planta: es el elemento físico que se desea controlar. Planta puede ser: un motor, un horno, un sistema de disparo, un sistema de navegación, un tanque de combustible, etc.

Proceso: operación que conduce a un resultado determinado.

Sistema: consiste en un conjunto de elementos que actúan coordinadamente para realizar un objetivo determinado.

Perturbación: es una señal que tiende a afectar la salida del sistema, desviándola del valor deseado.

Sensor: es un dispositivo que convierte el valor de una magnitud física (presión, flujo, temperatura, etc.) en una señal eléctrica codificada ya sea en forma analógica o digital. También es llamado transductor. Los sensores, o transductores, analógicos envían, por lo regular, señales normalizadas de 0 a 5 voltios, 0 a 10 voltios o 4 a 20 mA.

Sistema de control en lazo cerrado: es aquel en el cual continuamente se está monitoreando la señal de salida para compararla con la señal de referencia y calcular la señal de error, la cual a su vez es aplicada al controlador para generar la señal de control y tratar de llevar la señal de salida al valor deseado. También es llamado control realimentado.

Sistema de control en lazo abierto: en estos sistemas de control la señal de salida no es monitoreada para generar una señal de control.

2. Planteamiento del Proyecto

Se requiere diseñar y construir un controlador PID para regular la velocidad de un Motor DC. La figura muestra el diagrama de bloques del sistema controlado, en donde:

Diagrama de bloques de un sistema de control de velocidad.

De acuerdo con la diferencia entre la selección de velocidad y la velocidad deseada se ajusta la cantidad de energía del actuador, cantidad de energía dada por la ganancia del controlador PID, que ingresa a la planta.

La operación del sistema del control de velocidad es:

- La velocidad real se ajusta a la selección de velocidad, de modo que el sensor (tacómetro), envíe una señal de lectura al comparador, y este, compare la variable contralada (velocidad real) y la variable manipulada (selección de velocidad).

- Por el comparador, si la variable controlada es menor que la variable manipulada, el controlador PID, aumenta ganancia, lo que aumenta la energía del actuador, que ingresa a la planta, aumente la energía de la planta y a la vez la variable manipulada.

- Por el comparador, si la variable controlada es mayor que la variable manipulada, el controlador PID, disminuye ganancia, lo que disminuye la energía del actuador, que ingresa a la planta, disminuye la energía de la planta y a la vez la variable manipulada.

El sistema de control de velocidad, será desarrollado por componentes electrónicos, para formar los circuitos adecuados. La introducción para el diseño de estos circuitos, del actuador, del sensor y la planta se describe en este sub-capítulo.

Variable Controlada

Es la cantidad o condición que se mide y controla. Es la salida del sistema.

Variable Manipulada

Es la cantidad o condición modificada por el controlador, a fin de afecta la variable controlada

Control

Medir el valor de la variable controlada del sistema, y aplicar al sistema la variable manipulada para corregir o limitar la desviación del valor medido, respecto al valor deseado

Plantas

Es un equipo, quizá un juego de piezas de un mecanismo, funcionando conjuntamente, cuya finalidad es realizar una operación determinada.

Procesos

Es una operación o desarrollo natural, caracterizado por una serie de cambios graduales, progresivamente continuos, que se suceden uno a otro de un modo relativamente fijo, y que tienden a un determinado resultado o final, o a una operación voluntaria o artificial progresivamente continua, que consiste en una serie de acciones controladas o movimientos dirigidos sistemáticamente hacía determinado resultado o fin. (diccionario Merina-Webster)

Perturbaciones

Es una señal que afecta adversamente el valor de la salida de un sistema. La perturbación interna es la que se genera dentro del sistema; la perturbación externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada.

Sistemas

Un sistema es una combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen determinado objetivo. Un sistema no está limitado a objetivos físicos. La definición de sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, por ejemplo la economía. Por ello el término sistema hay que interpretarlo como referido a sistemas físicos, biológicos, económicos, etc.

Control Realimentado

Es una operación que en presencia de perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de referencia, realizándolo sobre la base de esta diferencia. Aquí solo se especifican las perturbaciones no previsibles, ya que las predicibles o conocidas, siempre pueden compensarse dentro del sistema.

Sistema de Control Realimentado

Se denomina, a aquel que tiende a mantener una relación preestablecida entre la salida y alguna entrada de referencia, comparándolas y utilizando la diferencia como medio de control.

Los sistemas de control retroalimentado no están limitados al campo de la ingeniería, sino que se les puede encontrar en áreas ajenas a la misma, por ejemplo el organismo humano.

3. Construcción del Proyecto

3.1 Elementos

2 motores de cd de imán permanente de 3,6 9 o 12 voltios que no consuma más de 1 amperio con el potenciómetro acoplado. Los motores de cd de imán permanente comerciales normalmente no giran a la misma velocidad en sentido dextrógiro que en sentido levógiro por lo que el controlador no tendrá la misma respuesta en ambos sentidos. Si requiere un mejor funcionamiento del controlador se recomienda conseguir de aquellos motores empleados en robótica, aunque seguramente no será necesario teniendo en cuenta que se persigue un fin académico.

Potenciómetros lineales de 10 K , una sola vuelta. Se recomienda que sea estrictamente lineal para un mejor desempeño.

Acople mecánico entre el eje del motor y el tacometro.

Fuente de 5 voltios de corriente directa para

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