UNIVERSIDAD DE ALCAL. ESCUELA POLITCNICA SUPERIOR DEPARTAMENTO DE ELECTRNICA.

GRADO EN INGENIERA ELECTRNICA Y AUTOMTICA INDUSTRIAL

Curso201415 Pgina1de3

ASIGNATURA: Ingeniera de Control Electrnico

ALUMNO-S DNI-S

Modelado,identificacinycontrolPIDdesistemamecatrnico.

Enestedocumentosedetallaeltrabajoarealizar,ylascuestionesaresponderenelentregable1dellaboratoriodeIngenieradeControlElectrnico.Encadaunadelascuestionesqueseincluyena continuacin, se deben presentar, describir y justificar los resultados obtenidos. Aquellasrespuestas que no estn debidamente justificadas, no se considerarn vlidas. Adems de lamemoriaenpdfseaportarnlosficherosMatlabquepermitanreproducirlosresultadosobtenidos.

1. ModeladoeidentificacindelaplantamecatrnicaApartirdelprototipomecatrnicodel laboratorio,utilizando laherramientaMatlabSimulink

RTW,realicelassiguientestareas.1.a. Identificacindenolinealidades (2ptos)

Creeunproyecto,enSimulink,quepermitaaplicaralaplantabajoestudiounasealcomoladelaFigura1.Paragenerardichaseal,utiliceelbloqueSignalBuilderdeSimulink.

Figura1.Sealdereferenciaparalaidentificacindelafuncindetransferenciadelaplantamecatrnica.A continuacin, realice el registro de los datos de entradasalida utilizando un periodo de

muestreoTs=1msyTs=5ms.Representelasealdereferencia,ylosdatosobtenidosdelaplanta,eidentifique lasno linealidadesdelprototipomecatrnicodel laboratorio: retardo, zonamuertaysaturacin.

0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 30 35 40 44-280-250

-200

-150

-100

-50-30

03050

100

150

200

250280

Time (s)

Ref

eren

ce (c

ode)

280

-280

Laboratoriodeingenieradecontrolelectrnico GIEAI

Curso201415 Pgina2de3

1.b. Modeloenzonalinealeidentificacinparamtrica (2ptos)Seleccioneelconjuntodedatosdeentradasalida,conTs=5ms,correspondientealossiguientes

tiempos(ensegundos):[25:40].Apartirdeestosdatos,propongaunaestructuraARXyunaOEdemodeloparamtrico.

1( ) 1G z z

z

(1)

Justifique cul es la estructurams adecuada e identifique los parmetros de la funcin detransferencia.

Para lavalidacindelmodelo,compare lasalidade laplantarealy ladelmodeloparatodoelconjuntodedatosdelafigura1.1.c. Constantedetiempoygananciaesttica (1pto)

Determine, a partir delmodelo discreto del punto 1.b, la relacin entre los parmetros delmodelo discreto (1) y los valores de constante de tiempo y ganancia esttica del sistemamecatrnico.

2. Controldevelocidad.Considereelesquemadecontrolintegral(PI)develocidaddelaFigura2,enelqueelmodelode

laplanta incluye lasno linealidadesde saturacin, zonamuerta y cuantificacin.Respondaa lassiguientescuestiones:

Figura2.Esquemadecontrolintegraldevelocidad.

2.a. ControlPI (3ptos)Utilizando las herramientas CACSD que considere, por ejemplo Control System Toolbox de

Matlab,diseelassiguientessolucionesdecontrolparalaplantaidentificada: unaestable,conuncontrolPIpararespuestasobreamortiguada. (2pto) yotrainestable. (0.5pto)

Representeycompare losresultadossimuladosyexperimentalesutilizandocomoreferenciayperturbacinlasmostradasenlaFigura3. (0.5pto)

control PI

Disturbance

ref_vel

signal

k(z-c)(z-1)

output.mat

To File (output)

input.mat

To File (input)

u_ctrol w_rpm

Modelo motor

referencedisturbance

error

w_rpm

u_ctrol

Laboratoriodeingenieradecontrolelectrnico GIEAI

Curso201415 Pgina3de3

Figura3.Sealesdeperturbacinydereferenciadevelocidad.Plantanosaturada.

3. Controldeposicin. (2ptos)Considereelmodelodelaplantaconsalidaenposicinangular(grados)mostradoenlafigura

5.Diseeuncontrolproporcionaldeposicindondelospolosdominantestienenuncoeficientedeamortiguamientode0.6.

z1

z

61

Tsz

Figura4.Modelodeplantaconsalidaenposicin(grados)

Apliqueunasseales(referenciadeposicinyperturbacin)como lasde lafigura6.Justifiqueculeselefectodeunaperturbacinconstantealaentradadelaplanta.

Figura5.Sealesdeperturbacinydereferenciadeposicin

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-100

0

100

time (s)

Dis

turb

ance

(cod

e)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

100

200

time (s)

ref_

vel

(r.p.

m.)

-75

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-150-100

-500

50

time (s)

Dis

turb

ance

(cod

e)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

100200300

time (s)

ref_

pos

(gra

dos)