3º INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL, ESPECIALIDAD MECÁNICA
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
PRÁCTICA 9
CONTROL DE UN MOTOR DC MEDIANTE UN CONTROLADOR PID INDUSTRIAL
Automatización Industrial. Práctica 9
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 decontrol de velocidad: Control de velocidad: • Variable a controlar: velocidad de giro del motor • Señal de control: tensión aplicada al motor Control de posición: • 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 su velocidad de giro es conocido de otrasprácticas, y puede representarse mediante una función de transferencia de primer orden: K V(s) 1 + ?s
? (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:
? (t )=? ? (t ) ? dt
(el ángulo girado por el motor será la integral de la velocidad angular)
Si expresamos esta relación en el dominio deLaplace:
? ( s)= ? ? ( s)
Y la función de transferencia que buscamos queda: K 1 + ?s
1 s
V(s)
? (s)
1 s
? (s)
V(s)
K s(1 + ?s)
? (s)
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Automatización Industrial. Práctica 9
2. ESQUEMAS DE CONTROL A DESARROLLAR
Los esquemas de control presentarán este aspecto: Control de posición
?REF(s)
+ _
E(s)
control
V(s)
K s(1 + ?s)
? (s)
Donde E(s)representa la señal de error y es la diferencia entre la posición deseada (referencia) y la posición real del motor
Control de velocidad
?REF(s)
+ _
E(s)
control
V(s)
K 1 + ?s
? (s)
En este caso la señal de error E(s) será la diferencia entre la velocidad de giro deseada (referencia) y la velocidad real del motor
3. EJERCICIO A:
CONTROL DE POSICIÓN POR REALIMENTACIÓNDIRECTA DEL ERROR
Se realizará un control de posición para el servomotor con el controlador más simple posible: un controlador proporcional de ganancia unidad:
?REF(s)
+ _
E(s)
1
V(s)
K s(1 + ?s)
? (s)
Un controlador como el descrito equivale a conectar directamente la señal de error E(s) a la entrada del motor V(s)
?REF(s)
+ _
E(s)
V(s)
K s(1 + ?s)
? (s)
3 Automatización Industrial. Práctica 9
Realización práctica Posición o ángulo de referencia (?REF) • Se ajusta desde el círculo graduado de la izquierda en la maqueta del motor. • Señal regleta de conexiones: Potenciómetro: eje de referencia (pin 31). Posición o ángulo real del motor (?) • Se puede ver en el círculo graduado de la derecha de la maqueta. • Señal regleta de conexiones:Potenciómetro: eje motor (pin 12). Error (?REF – ?) • Señal regleta de conexiones: Potenciómetro: referencia-motor (señal de error). • Será la señal que utilizaremos para la realimentación (pin 32). El montaje que haremos será el siguiente: • Conectaremos la señal de error (pin 32) a la entrada en tensión del motor Amplificador: entrada positiva (pin 33)
De este modo se aplica al motor una tensión igual ala diferencia entre el ángulo que marca el círculo de referencia y el ángulo que marca el círculo acoplado al motor. Una vez realizado el montaje, encenderemos el amplificador y comprobaremos el resultado de la realimentación: • El motor se posicionará inicialmente en un ángulo igual al de referencia • Variando a mano el ángulo de referencia (girando el círculo graduado) podremos ver como elmotor sigue a la referencia • Puede producirse sobreoscilación alrededor de la posición de equilibrio
POSICIONES EXTREMAS DEL ÁNGULO DE REFERENCIA La posición de referencia se mide mediante un potenciómetro, que ofrece valores de tensión proporcionales al ángulo marcado por el indicador. Mediante estos valores de tensión se realiza el control:
? = posición indicada (ángulo) v = tensión en el…
