Laboratorio de Control Analógico II Práctica No. 6. Práctica 6 Implementación de un controlador Proporcional

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Julián Fidalgo Fernández
hace 5 años
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1 Práctca 6 Imlmntacón d un controlador Proorconal Objtvo: Imlmntar un controlador analógco d vlocdad d to roorconal ara l motor d CD y valuar u vntaja n la rgón d oracón lnal y no lnal contra un controlador ONOFF y contra l comortamnto n lazo abrto. Introduccón: Para l tma d control n lazo abrto d un motor d CD ncluyndo l bloqu dl actuador y dl nor, n la r{actca No. 2 obtuvo la funcón d tranfrnca dada or V ( ) K G ( ) = = (6.) V ( S) T En ta ráctca mlmntará un controlador d to roorconal ara la lanta G ( ) ara valuar la vntaja qu roorcona la rtroalmntacón (lazo crrado) comarado con l comortamnto dl tma n lazo abrto y con l controlador ONOFF mlmntado n la ráctca No. 5. El controlador roorconal. El controlador a mlmntar n ta ráctca un controlador roorconal, dcr, calcula l valor d voltaj v ( t ) a alcar al motor n forma roorconal al rror actuant ( t) = r( t) v ( t), dcr, [ ] v ( t) = K ( t) = K r( t) v ( t) (6.2) Dond K la gananca dl controlador roorconal y dbrá r lgda ara atfacr algún crtro d control. En forma d dagrama d bloqu l controlador roorconal ud rrntar como n la fgura 6.2. frnca d vlocdad Controlador roorconal (t) K v (t) G () v (t) Voltaj nado Fgura 6.2. Controlador Proorconal conctado al tma Laboratoro d Elctrónca Ing. Lu García y. UMSNHFIE Elaboró: Joé Juan ncón Paay

2 Para mlmntar l controlador roorconal odmo obrvar n la cuacón qu lo dfn (6.2) qu ud mlmntar con un ml rtador ara gnrar ( t) = r( t) v ( t) y una gananca otva K lo cual udn mlmntar mdant amlfcador oraconal como mutra n la fgura 6.3 Amlfcador d gananca otva K 2 v (t) V (t) tador Fgura 6.3. Imlmntacón dl controlador roorconal mdant amlfcador oraconal Error n tado tabl Una d la dvntaja dl controlador roorconal comarado con otro quma qu rnta un rror qu no daarc con l tmo, dcr, conform l tmo tnd a nfnto, l rror actuant tnd a un valor contant dnomnado rror n tado tabl. Por dfncón = ( ) = lm ( t) (6.3) Et rror ud calcular d antmano obtnmo la funcón d tranfrnca dl tma n lazo crrado. D la fgura 6.2 K G ( ) V ( ) = ( ) K G ( ) Por lo tanto, uttuyndo n la cuacón dl rror E( ) = ( ) V ( ), obtn Smlfcando Laboratoro d Elctrónca Ing. Lu García y. UMSNHFIE 2 Elaboró: Joé Juan ncón Paay t K G ( ) E = K G ( ) ( ) ( ) ( ) E( ) = ( ) (6.4) K G ( ) Uando l Torma dl valor fnal, obtnmo l rror n tado tabl = lm ( t) = lm E( ) (6.5) t Suttuyndo E( ) d la cuacón (6.4) y uonndo una rfrnca calón d valor V, dcr, V uonndo ( ) =, obtn 0

3 V = K G (0) Pro n t cao d la cuacón (6.) obtn G (0) = K, ntonc V = (6.6) K K D la cuacón (6.6) obrva qu l rror n tado tabl olo daarc K muy grand (tórcamnt nfnto). La cuacón (6.6) ud vr como una cuacón d dño: S cfca l rror admbl ant un calón d valor V ud djar l valor d la gananca K dl controlador adcuado. Efcto no lnal or aturacón: Como obrvó n la cuacón (6.6), un valor grand d K convnnt da un rror quño n tado tabl, n mbargo, al aumntar l valor d K, tambén aumnta la amlfcacón dl controlador, or lo cual gnrará accon d control (valor d v ( t )) muy grand, lo cual udn alr fáclmnt dl rango d 0 a 5 volt qu admt l tma, cuando to ocurr, la ñal roducda or l controlador atura y comorta como mutra n la fgura 6.4. frnca d vlocdad (t) K v (t) Accón d control dal 5v 0v Accón d control aturada Fgura 6.4. Efcto d aturacón dl actuador. Et fcto no lnal rovocado or la aturacón dl actuador no tá contmlado n l modlo n funcón d tranfrnca, ya qu ta funcón rrnta olamnt l comortamnto lnal. PEEQUISITOS: Trar ya armado l crcuto d la fgura 6.3. Darrollo d la Práctca: ) Imlmntar l controlador roorconal con amlfcador oraconal motrado n la fgura 6.3. Elgr =0KΩ, admá lgr =. Para l amlfcador oraconal ud uar l crcuto LM324 o l TL074, o l TL084. 2) Para fjar l unto d oracón crca d la mtad dl rango, colocar la rfrnca n =2.0v. Utlzar l crcuto gudor d voltaj motrado n la fgura 6.5. Laboratoro d Elctrónca Ing. Lu García y. UMSNHFIE 3 Elaboró: Joé Juan ncón Paay

4 5v 5KΩ 2.0v Fgura 6.5. Sgudor d voltaj uado ara gnrar la rfrnca d vlocdad. 3) Ant d crrar l lazo d control (ant d conctar la alda dl amlfcador oraconal a la a la ntrada v dl módulo d control dl motor) agúrat d qu l controlador roorconal funcona corrctamnt mdndo lo voltaj n lo unto marcado dl al 5 n la fgura 6.3 y llnando la gunt tabla V ( r) V2 ( v ) V3 ( r v) V4 (V3) V5 (KV3) Mddo Mddo Mddo Calculado Mddo Calculado Mddo Calculado 4) Para obtnr la ruta al calón, a contnuacón dbrá gnrar una ñal cuadrada d nvl TTL (0 y 5 volt) mdant l gnrador d ñal con una frcunca d aroxmadamnt Hz y con lla almntar l otncómtro d la fgura 6.5. y crrará l lazo d rtroalmntacón 5) Con l canal CH dl oclocoo vualzará la ntrada r( t ) y con l canal CH2 vualzarán altrnatvamnt: la alda v ( t ) y la accón d control v ( t ) (unto 5 d la fgura 6.3). Vualzando olo l rmr mdo cclo d r( t ) obtndrá la nformacón ara llnar la rmra tr columna d la gunt tabla. 6) Una d la vntaja dl control n lazo crrado la atnuacón dl fcto d rturbacon n la varabl controlada. S ntroducrá una rturbacón a la vlocdad dl motor ronando con l ddo índc l j dl motor ara frnarlo lo má obl (uar ólo l ddo, n cargar l curo rocurando qu la furza alcada mr a la mma), n ta condcon llnará ólo la últma columna d la gunt tabla. Condcon Gráfca d r( t ) y v ( t ) Gráfca d r( t ) y v ( t ) (n rturbacón) (con rturbacón) En lazo abrto Laboratoro d Elctrónca Ing. Lu García y. UMSNHFIE 4 Elaboró: Joé Juan ncón Paay

5 Con = Con =0 Con =nfnto ortar:. La tabla llnada con la mdcon ralzada y la antalla caturada n la ráctca. 2. Comara la mdcon ralzada (n rturbacón) con lo qu rdc la toría y llna la gunt tabla (n t cao l tmo fnal ( ) rfr al fnal dl mdo cclo n alto. Exlca lo cálculo ralzado. r( ) v ( ) v ( ) K Mddo Mddo Calculado Mddo Calculado 0 (Lazo abrto) 0 3. Exlca n qué cao rntó aturacón y n qu t baa ara afrmar qu í la hubo. 4. Exlcar la obtncón d la cuacón qu rlacona v ( t ) con v ( t ) y r( t ) n l crcuto d la fgura Comarar lo rultado obtndo n la ráctca con la mulacón d la cuacon dl tma n Smulnk. No olvdar nclur n mulacón l fcto d la aturacón. Prntar gráfca y cfcar todo lo valor utlzado n lo bloqu d mulnk. En lo cao n qu rnta aturacón qué cambo obrva al qutar l aturador? 6. Concluon. Laboratoro d Elctrónca Ing. Lu García y. UMSNHFIE 5 Elaboró: Joé Juan ncón Paay

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