Technology & Engineering">
Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]
Scribd Logo
Cargar

¡Te damos la bienvenida a Scribd!

  • 109 vistas

    Lsca P11 2019B

    Cargado por

    Dennys Villavicencio
    Este documento presenta la práctica 11 de un laboratorio de sistemas de control automático. El objetivo es diseñar controladores PID para plantas con modelos matemáticos conocidos y utilizar las reglas de Ziegler-Nichols para plantas con modelos complejos. Se explican los conceptos de control PID y se piden varios ejercicios de diseño de controladores PID para diferentes plantas usando cancelación de polos y las reglas de Ziegler-Nichols.

    Copyright:

    © All Rights Reserved
    Descargue como PDF, TXT o lea en línea desde Scribd

    Lsca P11 2019B

    Cargado por

    Dennys Villavicencio
    109 vistas3 páginas
    Este documento presenta la práctica 11 de un laboratorio de sistemas de control automático. El objetivo es diseñar controladores PID para plantas con modelos matemáticos conocidos y utilizar las reglas de Ziegler-Nichols para plantas con modelos complejos. Se explican los conceptos de control PID y se piden varios ejercicios de diseño de controladores PID para diferentes plantas usando cancelación de polos y las reglas de Ziegler-Nichols.

    Descripción original:

    Tic

    Título original

    LSCA_P11_2019B

    Derechos de autor

    © © All Rights Reserved

    Formatos disponibles

    PDF, TXT o lea en línea desde Scribd

    ¿Le pareció útil este documento?

    ¿Este contenido es inapropiado?

    Este documento presenta la práctica 11 de un laboratorio de sistemas de control automático. El objetivo es diseñar controladores PID para plantas con modelos matemáticos conocidos y utilizar las reglas de Ziegler-Nichols para plantas con modelos complejos. Se explican los conceptos de control PID y se piden varios ejercicios de diseño de controladores PID para diferentes plantas usando cancelación de polos y las reglas de Ziegler-Nichols.

    Copyright:

    © All Rights Reserved
    Descargue como PDF, TXT o lea en línea desde Scribd
    Descargar como pdf o txt
    109 vistas3 páginas

    Lsca P11 2019B

    Cargado por

    Dennys Villavicencio
    Este documento presenta la práctica 11 de un laboratorio de sistemas de control automático. El objetivo es diseñar controladores PID para plantas con modelos matemáticos conocidos y utilizar las reglas de Ziegler-Nichols para plantas con modelos complejos. Se explican los conceptos de control PID y se piden varios ejercicios de diseño de controladores PID para diferentes plantas usando cancelación de polos y las reglas de Ziegler-Nichols.

    Copyright:

    © All Rights Reserved
    Descargue como PDF, TXT o lea en línea desde Scribd
    Descargar como pdf o txt
    de 3

    FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y

    ELECTRÓNICA
    Carrera de Ingeniería Electrónica y Control

    LABORATORIO DE SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO

    PRÁCTICA N°11

    1. TEMA
    SINTONIZACIÓN DE CONTROLADORES PID

    2. OBJETIVOS

    2.1. Diseñar controladores PID para plantas en las que se conoce el modelo
    matemático.
    2.2. Emplear las reglas de Ziegler- Nichols para sintonizar controladores PID en plantas
    en las que el modelo matemático es complejo o no se conoce.

    3. INFORMACIÓN
    3.1. Controladores PID
    Los controladores PID son ampliamente utilizados en la industria, principalmente porque
    son ajustables en el sitio de la planta. Incluso algunos controladores PID se ajustan
    automáticamente.
    El control tipo PID es:
    1 𝑑𝑒 1
    𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝 (𝑒 − ∫ 𝑒𝑑𝑡 + 𝑇𝑑 ) 𝐺(𝑠) = 𝐾𝑝 (1 + + 𝑇𝑑 )
    𝑇𝑖 𝑑𝑡 𝑠𝑇𝑖
    Donde:
    𝑢(𝑡) = señal de control
    𝑒(𝑡) = señal de error
    𝐾𝑝 , 𝑇𝑖 , 𝑇𝑑 = constantes, proporcional, tiempo integral y derivativa respectivamente.

    𝐺(𝑠) = función de transferencia del controlador PID

    - Si 𝑇𝑖 tiende al infinito el controlador es de tipo PD


    - Si 𝑇𝑑 tiende a cero el controlador es de tipo PI

    Existen varias estrategias para diseñar controladores PID, la más fácil y de común
    utilización es la de cancelación de polos indeseables de la planta con uno o dos ceros
    del control tipo PID y la utilización del LGR.

    Período: 2019-B | http://ciecfie.epn.edu.ec/wss/VirtualDirectories/80/Enlaces/LABORA.htm


    LABORATORIO DE SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO

    Si se desea mejorar el transitorio se cancela el cero del control PD con un polo


    indeseable de la planta (cercano al eje imaginario) y utilizando LGR se ajusta la
    ganancia Kp.
    Si se desea mejorar el error en estado estable se utiliza el control PI, se hace la
    cancelación y utilizando el LGR se ajusta Td.
    Para mejorar tanto el transitorio como el error se utiliza el control PID que permite
    cancelar dos ceros del control con dos polos indeseables de la planta. El ajuste de Kp
    igualmente se hace con el LGR.

    4. TRABAJO PREPARATORIO
    4.1. Consultar las reglas de sintonización de Ziegler-Nichols para los compensadores
    PID. Características, ventajas y desventajas de este método.

    4.2. Para el sistema de la siguiente figura 1, diseñar un controlado PID mediante:


    cancelación de polos y ceros, mediante las reglas de sintonización de Zieglers –
    Nichlos; de manera que cumpla con las siguientes especificaciones, Mp≤18%,
    tiempo de establecimiento≤0,7s y error de posición menor al 10%.

    Figura 1

    4.3. La planta de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) puede ser representada por:
    𝜃(𝑠) 192.853
    = 2
    𝐼𝑚 (𝑠) 𝑠 + 7.4329𝑠 + 8.8339

    Donde 𝜃(𝑠) es la posición expresada en grados y 𝐼𝑚 (𝑠) es la corriente del


    motor expresada en amperios. Considerando realimentación unitaria diseñar
    un controlador PID que permita cumplir las siguientes condiciones Mp≤20%,
    tiempo de establecimiento≤ 1 s.

    4.4. La planta de motor DC puede ser representadas por la siguiente función de


    transferencia.

    𝜔(𝑠) 30
    =
    𝐸𝑎 (𝑠) 0.1395𝑠 + 1

    Período: 2019-B | http://ciecfie.epn.edu.ec/wss/VirtualDirectories/80/Enlaces/LABORA.htm


    LABORATORIO DE SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO

    Donde 𝜔(𝑠) es la velocidad angular y 𝐸𝑎 (𝑠) el voltaje de armadura del motor.


    Considerando realimentación unitaria diseñar un controlador PID o PI que
    permita cumplir las siguientes condiciones Mp≤15%, tiempo de
    establecimiento≤ 0.8 s.

    5. EQUIPO Y MATERIALES
    5.1 Computador con software: MATLAB y LABVIEW.
    5.2 Panta QNET DC Motor Control Trainer (DCMCT).
    5.3 Planta de despegue y aterrizaje vertical (VTOL).

    6. PROCEDIMIENTO
    6.1. Implementar los compensadores diseñados en el trabajo preparatorio en Matlab.
    6.2. Empelando los programas proporcionados y una de las plantas:
    6.2.1. Ingresar los parámetros ki, kp, y kd, y observar la respuesta de la planta, en
    caso de no cumplir las condiciones modificar los parámetros.
    6.2.2. Manteniendo fijos los parámetros ki y kd del controlador modificar kp,
    observar la respuesta del sistema. Repetir el procedimiento modificando ki y
    kd.
    6.2.3. Cambiar la señal de referencia del sistema y observar la respuesta de la
    planta en el seguimiento de la trayectoria de referencia.

    7. INFORME
    7.1. Presentar y comentar los resultados obtenidos en la parte práctica.
    7.2. Dibujar el diagrama de bloques de la planta con la que trabajo en el laboratorio,
    identificando cada una de las variables.
    7.3. Implementar en Matlab o Simulink la trayectoria empleada en 6.2.3 y obtener la
    respuesta del sistema. Comparar los resultados de simulación con los resultados
    obtenidos en la parte práctica.
    7.4. Conclusiones y recomendaciones.

    8. REFERENCIAS
    8.1. Katsuhiko Ogata, "Ingeniería de Control Moderna", Prentice Hall, 5ta Edición, 2010.
    8.2. Benjamín Kuo, "Sistemas de Control Automático", Prentice Hall, séptima edición.

    Elaborado por: Jhon Pilataxi MSc.


    Revisado por: Ing. Yadira Bravo, MSc.

    Período: 2019-B | http://ciecfie.epn.edu.ec/wss/VirtualDirectories/80/Enlaces/LABORA.htm

    También podría gustarte