diseño de controlador del sistema electro

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
PRE-PRÁCTICA 3-B
I SEMESTRE 2013
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------DISEÑO DE CONTROLADOR DEL SISTEMA ELECTRO-HIDRAULICO DE
VELOCIDAD Y PRESION USANDO MATLAB Y LABVIEW A TRAVES DE CFP-2100.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ejercicios de la Pre-Práctica:
SISTEMA DE VELOCIDAD
1.
Se desea operar el sistema en lazo cerrado utilizando un controlador
proporcional P.
La Función de Transferencia de una planta es:
1a. Ajustar el controlador de tal manera que el Sobre nivel Porcentual sea
menor o igual al 5%.
 Con el valor de la ganancia del controlador P, encuentre el valor del
Tiempo de Estabilización en estas condiciones.
 En su simulación, ajuste el controlador de la planta con el valor obtenido y
opérela aplicando una señal de referencia de tipo pulsos con periodo de 3
seg. (manteniendo constante la carga) y solicite variar la velocidad desde
0 a 1 rpm.
 Operando la planta en estas condiciones proporcione los gráficos de la
respuesta de velocidad.
 Indique si se cumple con el Tiempo
de Estabilización y Sobre-Nivel
Porcentual.
 Compruebe si el Error del Sistema
de estado estacionario responde a
su evaluación teórica.
2.
Se desea ahora que el Error del Sistema sea 0% y que el Tiempo de
Estabilización y Sobre-Nivel Porcentual sean iguales o menores a los
hallados en el punto anterior.
2a. Obtenga el dimensionamiento de controlador PID (Ajustar los ceros del

controlador PID de tal manera que un cero real compense el polo dominante de
la función de transferencia de lazo abierto y ajustar el otro cero real para que el
lugar geométrico cruce cumpliendo con la restricciones de las especificaciones
del Sobre-Nivel Porcentual y Tiempo de Estabilización).
En su simulación, opere el sistema aplicando una señal de referencia de tipo
pulsos con periodo de 3 seg. (manteniendo constante la carga) y solicite variar la
velocidad desde 0 a 1 rpm. proporcione los gráficos de la respuesta de
velocidad.

Comente su resultado.
2b. Opere la planta manteniendo la velocidad constante en 1 rpm. y aplique
pulsos periódicos de 3 seg en la carga entre 0 y 3 mA.
L(s) está en Amperios.
 Operando la planta en estas condiciones proporcione los gráficos de la
respuesta de velocidad.

Comente su resultado.
3. Implementación del Control de Velocidad mediante Labview.
Además de la herramienta de Matlab Simulink para el desarrollo de los
sistemas de control, se dispondrá del software Labview (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) de la National Instruments para que los
estudiantes puedan familiarizarse con el programa, así como poder utilizar un
programa mas familiarizado con el ambiente industrial.
Labview es un lenguaje de programación gráfico para el diseño de sistemas
de adquisición de datos, instrumentación y control.
Para obtener el modelo del sistema utilizando el programa LabView,
seguiremos los siguientes pasos:
1. Abrir un VI en Blanco, donde se deberá realizar lo siguiente:
 Desarrollar un modelo en LabView para el Encendido y apagado remoto del
Sistema Electro-Hidráulico.
- Llamar al bloque FP Write (Measurement  FieldPoint  FP Write) y en
la entrada FieldPoint IO Point In ingresar una constante donde se podrá
seleccionar la dirección de del canal para el encendido y apagado.
FieldPoint\FP01LabCtrlFIEC\cFP-RLY-421 @3\Channel1_Marcha.
-
Crear un control booleano que será conectado a la entrada “value” de
FP Write, el cual funcione de la siguiente manera:

Encendido: 1

Apagado: 0
Encendido Apagado Sistema Electro-Hidráulico
Se recomienda ir a la ventana del Panel Frontal y colocar etiquetas a los
interruptores creados, de la siguiente manera:
Panel Frontal Encendido Apagado Sistema Electro-Hidráulico

Desarrollar un modelo en LabView para el manipuleo de la carga
mediante la señal de entrada de corriente y monitoreo de Presión.
Llamar al bloque FP Write (Measurement  FieldPoint  FP Write) y en
la entrada “FieldPoint IO Point In” ingresar una constante donde se
podrá seleccionar la dirección de del canal para el control de la
electroválvula.
FieldPoint\FP01LabCtrlFIEC\cFP-AO-200@4\Channel 0_Senal_Electrovalvula
A la entrada del lazo de debe colocar un control “Toggle Switch” para realizar
la selección entre verdadero y falso (True - False).
-
En True: Colocaremos el tren de pulsos, usando para el efecto el bloque
“Square Waveform (Not in Base Package)”, las entradas de este bloque las
conectaremos de la siguiente manera:
Frecuency: 0.015
Amplitude: 0.003
La salida del bloque “Square Waveform (Not in Base Package)” sera
sumada a una constante de 0.0065 para crear el tren de pulsos.
En False: Dentro del Panel Frontal crear un control deslízate (Pointer Slide)
colocando como valor máximo 0,035 y minimo 0.020
-
Para le lectura del valor de Presion en el sistema, llamamos al bloque FP
Read (Measurement  FieldPoint  FP Read), en la entrada
“FieldPoint IO Point In” ingresar una constante donde se podrá
seleccionar la dirección del canal para el monitoreo de la electroválvula.
FieldPoint\FP01LabCtrlFIEC\cFP-AI-100 @1\Presion.
Las conexiones de este bloque se las realizará de la siguiente manera:

Value: Se colocara un multiplicador para multiplicar lo que está
leyendo por una constante 9107,128861 y la salida del
multiplicador irá a un restador al cual se le restará una constante
35,850796079 que nos dará la presi
En el Panel Frontal crear un Osciloscopio que se lo conectará a la salida de
la función antes creada (Express  Graph Indicators  Waveform Chart).

-
-
Desarrollar un modelo en LabView para el control y monitoreo de
Velocidad usando un PID.
Para le lectura del valor de Velocidad dada por el Taco Generador,
llamamos al bloque FP Read (Measurement  FieldPoint  FP Read),
en la entrada “FieldPoint IO Point In” ingresar una constante donde se
podrá seleccionar la dirección del canal para el monitoreo de la
velocidad.
FieldPoint\FP01LabCtrlFIEC\cFP-AI-100@1\Channel1_Sensor_Velocidad
Las conecciones de este bloque se las realizará de la siguiente manera:
 Value: Se colocara un filtro “PID Control Input Filter” (Control Design &
Simulation  PID  PID Control Input Filter) luego del cual se lo
multiplica por una constante igual a 360 que nos sirve para convertir el
voltaje enviado por el Taco Generador a valores de RPM.
Para visualizar tanto la señal de referencia como la salida de velocidad se
colocara un mesclador de señales denominado “Bundle” (Programming 
Cluster,Class&Variant  Bundle).
En el Panel Frontal crear un Osciloscopio que se lo conectará a la salida
del “Bundle” antes creada (Express  Graph Indicators  Waveform
Chart).
-
Ingresar el bloque PID (Control Design & Simulation  PID  PID), y las
conexiones se las realizará de la siguiente manera:
PID

Setpoint: Se colocara en esta entrada una constante o un tren de pulsos,
los cuales se seleccionaran utilizando un lazo “if” (Programming 
Structures  Case Structure).
A la entrada del lazo de debe colocar un control “Toggle Switch” para
realizar la selección entre verdadero y falso (True - False).
En True: Colocaremos el tren de pulsos, usando para el efecto el bloque
“Square Waveform (Not in Base Package)”, las entradas de este bloque las
conectaremos de la siguiente manera:


Frecuency: 0.005
Amplitude: 100
La salida del bloque “Square Waveform (Not in Base Package)” sera
sumada a una constante para desfasar la señal y lograr pulsos entre 600
[RPM] y 700 [RPM].
En False: Dentro del Panel Frontal crear un control deslízate (Pointer Slide),
colocando como valor máximo “1000” y mínimo “0”.
La salida del lazo “if” se conectará tanto al PID como al “Bundle” para graficar
tanto la entrada como la salida de velocidad en una misma gráfica.





Dt(s): Se colocará una constante igual a “0.89”.
PID Gains: A esta entrada colocaremos el Sub VI “Convert PID
Parameters” (Funtions Select a VI  C:/  Archivos de Programa 
National Instruments  LabVIEW 8.5  examples  control  pid 
prctrlex.llb  Convert PID Parameters), al cual se le conectaran los
siguientes controles:
Proportional: Colocar en esta entrada un Control Numérico.
Integral: Colocar en esta entrada un Control Numérico.
Derivative: Colocar en esta entrada un Control Numérico.

PID Structure: Una señal de control y seleccionaremos en ella Parallel.

Output: Esta señal será pasada por un saturador y enviada hacia la
entrada “value” del “FP Write”, como ya se lo realizó anteriormente para
la carga, de la siguiente manera:
Llamar al bloque FP Write (Measurement  FieldPoint  FP Write) y en
la entrada “FieldPoint IO Point In” ingresar una constante donde se
podrá seleccionar la dirección de del canal para el control de la velocidad
del motor.
FieldPoint\FP01LabCtrlFIEC\cFP-AO-210@2\Channel
1_Voltaje_Motor
Los valores para el Saturador serán los siguientes:

Lower Limit: 0

Upper Limit: 8
Todo esto irá dentro de un lazo while en un lazo infinito.