CARRERA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA ELECTROMECÁNICA ACCIONAMIENTOS DE MAQUINAS ELECTRICAS
TEMA:
“CONTROL PID PARA MOTORES DC”
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA DOCENTE: ING. MARIO JIMENEZ INTEGRANTES: CARLOS COBA CRISTIAN RODRIGEZ RICARDO GALABAY NICOLAS GARCIA SANTIAGO MONTERO
PERIODO 10/07/2017
TEMA:
Control PID para motores DC.
OBJETIVOS
I.
Implementar un control PID para controlar la velocidad de un motor DC.
Verificar los valores de corrientes para la protección por sobrecarga.
Verificar la diferencia que existe al utilizar la realimentación por taco generador y la compensación IxR.
MATERIALES Y EQUIPOS
II.
III.
●
Motor de corriente continua con bobinado compound.
●
Módulo de driver DC
●
Reactancia de filtro
●
Maquina taco generadora
●
Fuente de alimentación
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Equipos de medición
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Pulsadores
●
Cables de conexión
MARCO TEÓRICO
CONTROLADORES PID El controlador PID (Proporcional, Integrador y Derivativo) es un controlador realimentado cuyo propósito es hacer que el error en estado estacionario, entre la señal de referencia y la señal de salida de la planta, sea cero de manera asintótica en el tiempo, lo que se logra mediante el uso de la acción integral. Además el controlador tiene la capacidad de anticipar el futuro a través de la acción derivativa que tiene un efecto predictivo sobre la salida del proceso. El controlador PID son suficiente para resolver el problema de control de muchas aplicaciones en la industria, particularmente cuando la dinámica del proceso lo permite (en general procesos que pueden ser descritos por dinámicas de primer y segundo orden), y los requerimientos del desempeño son modestos (generalmente limitados a
especificaciones del comportamiento del error en estado estacionario y una rápida respuesta a cambios en la señal de referencia). Su uso extensivo en la industria es tal que el 95 % de los lazos de control que existen en las aplicaciones industriales son del tipo PID, de los cuales la mayoría son controladores PI, lo que muestra la preferencia del usuario en el uso de leyes de control muy simples. En general, el usuario no explota todas las características de estos controladores, quizás por falta de una mejor comprensión desde el punto de vista de la teoría de control.
CONTROL PID
ACCIÓN PROPORCIONAL
En el caso de un control proporcional puro, la ley de control de la ecuación de control anterior se reduce a:
La acción de control es simplemente proporcional al error de control. La variable es una señal de poralización o un reset. Cuando el error de control es cero, la variable de control toma el valor ( ) =
. La poralización
a menudo se la fija en (
+
)/2, pero, algunas veces, puede ser ajustada manualmente de forma que el error de control en estado estacionario sea cero en una referencia dada.
ACCIÓN INTEGRAL
La función principal de la acción integral es asegurar que la salida del proceso concuerde con la referencia en estado estacionario. Con el controlador proporcional, normalmente existiría un error en estado estacionario. Con la acción integral, un pequeño error positivo siempre producirá un incremento en la señal de control y, un error negativo siempre dará una señal decreciente sin importar cuán pequeño sea el error. Como se tiene que ≠ 0, claramente se contradice el supuesto de que la señal de control se mantiene constante. Por tanto, como resultado de esto, un controlador con acción integral siempre dará un error en estado estacionario cero.
La acción integral también puede ser vista como un dispositivo que automáticamente restablece el término de polarización
de un controlador proporcional.
ACCIÓN DERIVATIVA
El propósito de la acción derivativa es mejorar la estabilidad de lazo cerrado. El mecanismo de inestabilidad puede ser descrito intuitivamente como sigue. Debido a la dinámica del proceso, pasa algún tiempo antes de que la variable de control se note en la salida del proceso. De esta manera, el sistema de control tarda en corregir el error. La acción de un controlador con acción proporcional y derivativa puede ser interpretada como si el control proporcional fuese hecho para predecir la salida del proceso. La predicción se hace por la extrapolación del error de control en la dirección de la tangente a su curva respectiva.
PROCEDIMIENTO
IV.
1.
Esquema representativo del control de velocidad a implementar.
2.
Seleccionar los equipos a utilizar para el controlador de velocidad con PID y realimentación.
3.
Colocar un amperímetro adicional en la armadura del motor para observar el consumo de corriente.
4.
Colocar un voltímetro en la entrada del campo de alimentación para fijar el voltaje de entrada.
5.
Conectar un medidor de velocidad al motor.
6.
Conectar el potenciómetro al PID.
7.
Puentear las entradas de cada una de las entradas K Y G del mando de tiristores.
8.
Comprobar cada una de las entradas conectadas en el diagrama de c onexión indicado.
V.
9.
Energizar el circuito de entrada trifásico desde el interruptor principal.
10.
Energizar el circuito desde el módulo de resistencia variable.
11.
Alimentar la máquina.
12.
Fijar un voltaje y una corriente de entrada al motor que se va a controlar la velocidad.
13.
Fijar un valor de resistencia en el potenciómetro que haga girar el motor a 1500 RPM.
14.
Con la velocidad fijada meterle carga al motor.
15.
Observar si la corriente se mantiene fija.
16.
Observar los parámetros que varían.
17.
Observar que pasa con la velocidad del motor.
18.
Observar cómo se estabiliza por compensación del PID la velocidad del motor.
19.
Comprobar que la velocidad del motor con carga se haya estabilizado a 1500 RPM.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
La precisión en la respuesta de un sistema de control, depende de la precisión con que se obtengan cada uno de los parámetros intervienen en la dinámica a controlar; para nuestra aplicación resistencia, inductancia, constante de inercia y fricción entre otros. por ello la importancia de utilizar los métodos correctos de medición y parametrización de cualquier sistema. Así también se comprobó la importancia de encontrar la dinámica de un sistema representándolo mediante su función de transferencia, pues ésta nos da a conocer el comportamiento del mismo, y la relación entre la salida y la entrada considerando que con la dinámica correcta se realizan los cálculos necesarios para hallar las constantes PID (Pro porcional Integral y Derivativo) para un control adecuado.
CONCLUSIONES
VI.
Se observó que mediante el uso de un sistema de control de lazo cerrado, se puede lograr que una variable se pueda controlar de forma confiable, es decir, se obtiene un menor error entre el valor del set point (o valor de referencia) y la salida del sistema, debido a la realimentación y constante comparación entre estos dos valores, además de la ventaja de ser un proceso completamente automático.
Final mente cuando se activa la acción del controlador PID se observa que el motor con la carga recupera la velocidad que previamente se perdió y en la armadura se obtiene de nuevo una tensión. Efectivamente se ve que recupera la velocidad el sistema.
Cuando el motor ha perdido velocidad por acción de una carga, a través del taco generador envía una señal de tensión la cual llega directamente a un circuito restador (descrito anteriormente). Esta señal es comparada con un circuito set point o referencia (descrito anteriormente) y se genera un voltaje de error, el cual es el error que pretende corregir el controlador PID. Cuando se genera este valor erróneo, se ingresa a la entrada del controlador PID dicha tensión; esto hace que las tres acciones correctoras trabajen y en conjunto la salida del circuito entregue una señal de tensión correctora.
RECOMENDACIONES
VII.
Se recomienda utilizar dos tipos de colores en los cables uno para el de control y otro para el de fuerza.
Conectar de acuerdo al esquema ya que por tener mucho cableado se debe hacerlo con mucho cuidado
VIII.
BIBLIOGRAFÍA
Gil, L., & Rincon, J. (2014). Control PID para el control de velocidad de un motor DC. (P. :. Pereira, Ed.) Obtenido de Repositorio UTP: http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/4440/621381535G463. pdf?sequence=1
