UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA E INGENIERÍA ELECTRÓNICA LABORATORIO DE CONTROL E INSTRUMENTACIÓN ELT 3752 DISEÑO Y PROYECTOS DE SISTEMAS DE CONTROL LABORATORIO N. 1 IDENTIFICACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO DE UN PROCESO DE TEMPERATURA 1.1. OBJETIVOS. - Identificar el mdel matemátic del kit de cntrl de temperatura ELWE mediante la tarjeta de adquisición de dats DAQ PCL 812 PG, la tarjeta de cnexión de señales digitales y analógicas de entrada y salida (I/O) PCLD-780 de Advantech y el sftware WINFACT 96. - Aplicar BORIS e IDA de WINFACT 96 para la identificación del sistema. - Identificar ls parámetrs (a0, a1, a2,, an y b0, b1, b2,, bm) de la función de transferencia del hrn de temperatura, mediante el sftware WINFACT 96 y la tarjeta de Adquisición de dats PLC-812PG. 1.2. FUNDAMENTO TEORICO. La adquisición de dats adquisición de señales, cnsiste en la tma de muestras del mund real (sistema analógic) para generar dats que puedan ser manipulads pr un rdenadr u tras electrónicas (sistema digital). Cnsiste, en tmar un cnjunt de señales físicas, cnvertirlas en tensines eléctricas y digitalizarlas de manera que se puedan prcesar en una cmputadra. Se requiere una etapa de acndicinamient, que adecua la señal a niveles cmpatibles cn el element que hace la transfrmación a señal digital. El element que hace dicha transfrmación es el módul de digitalización tarjeta de adquisición de dats (DAQ). En este labratri se estudiara la aplicación de la tarjeta de adquisición de dats DAQ PCL 812 PG, la tarjeta de cnexión se señales digitales y analógicas de entrada y salida (I/O) PCLD-780 y el sftware WINFACT 96, para la identificación del mdel matemátic del kit de temperatura ELWE. Las características de la tarjeta de adquisición de dats DAQ PCL 812 PG de Advantech Inc. 1
2 Existen tarjetas much más avanzadas cm la tarjeta NI USB 6218 de la Natinal Instruments, cuyas características técnicas más imprtantes sn: 32 analg inputs (16-bit, 250 ks/s) 2 analg utputs (16-bit, 250 ks/s); 8 digital inputs; 8 digital utputs; tw 32-bit cunters 60 V CAT I islatin fr imprved accuracy and safety; built-in signal cnnectivity NI signal streaming fr sustained high-speed data streams ver USB; OEM versin available Cmpatible with LabVIEW, LabWindws /CVI, and Measurement Studi fr Visual Studi.NET NI-DAQmx driver sftware and NI LabVIEW SignalExpress LE interactive data-lgging sftware Descripción de ls cmpnentes del kit de temperatura ELWE: 1. Blque: Pwer supply (Alimentación de Vltaje) Prprcina vltajes de alimentación simétrica de: ±15V/1.5 A.
2. Blque: W-utput (Vltaje de referencia para la señal escalón ) 3 El rang de vltaje para la entrada escalón es variable: La determinación de ls valres de tensión de referencia (para el cas de U ref, y ±U ref ) se realiza mediante un selectr. El selectr tiene ds psicines para ds escalas: 1. 0V..+10 Vcc 2. -10 Vcc.+10 Vcc 3. Blque: Element Cmparadr y Cntrladr PID Analógic Element Cmparadr: es un blque sumadr que presenta ds entradas n-invertidas, tres entradas invertidas y una salida. Cntrladr PID Analógic: Element prprcinal Element integral Element derivativ 4. Blque: hrn de resistencia Element que simula un hrn de temperatura de resistencias eléctricas (hrn de mufla). Presenta 3 fuentes de perturbación: Cambi en la temperatura ambiente (fuente externa ) Ventana abierta Funcinamient de las resistencias al 50% y 100%. Se tiene la siguiente relación vltaje temperatura 1[V] = 3C
4 1.3. DESARROLLO. 1.- Realice las siguientes cnexines del kit de temperatura: 2.- Cnecte la tarjeta de adquisición de dats cm se aprecia en la anterir figura 3.- En el Winfact 96 aplicación BORIS, realice el siguiente diagrama: 4.- Identifique ls parámetrs a0, a1, a2,, an y b0, b1, b2,, bm de la función de transferencia del hrn de temperatura. 5.- Intrduzca ls tres tips fuentes de perturbacines en el funcinamient del prces.
5 1.3. CUESTIONARIO 1.- Investigue ls dats más relevantes del kit de temperatura ELWE y adjúntels en el infrme. 2.- Investigue si el WINFACT 96 tiene un upgrade actual en su sftware. 3.- Cn el mdel matemátic en el plan s del hrn de temperatura btenid mediante el winfact 96 en el desarrll del labratri, grafique en el Matlab la respuesta del sistema. 4.- Halle el mdel matemátic del hrn de temperatura en el plan s, cnsiderand el tiemp de retard del hrn y las cnstantes necesarias, de la gráfica del cmprtamient del hrn hallad mediante el winfact 96-BORIS. 5,- Halle el mdel matemátic en el tiemp del hrn de temperatura. 6.- Investigue cm se pueden cntrlar las perturbacines del hrn de temperatura. 1.5. CONCLUSIONES. Indique las cnclusines del labratri realizad. BIBLIOGRAFÍA [1] Ogata Katsuhik. Ingeniería de cntrl mderna. Prentice-Hall. 2a. Ed., 1990. [2] Drf Richard.Sistemas de cntrl mdern. Addisn Wesley. 6a Ed., 1992. [3]ELWE Lehrsysteme GmBh, 1998. Experimental Manual: CONTROL TEHNOLOGY. [4] www.ni.cm [5] www.advantech.cm Nta: El infrme de labratri cnsiste en desarrll, el cuestinari y las cnclusines