Control digital - Universidad Tecnológica de la Mixteca

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JJVS/08
Universidad Tecnológica de la Mixteca
Ingeniería en Electrónica
Control Digital
MC Jacob J. Vásquez Sanjuan
JJVS/08
Plan de estudio: Control digital
Introducción
Elementos básicos de un sistema de control digital.
Ventajas de los sistemas de control digital.
Ejemplos de control digital.
Transformada Z
Definición de la transformada Z.
Transforma Z de funciones elementales.
Transformada Z inversa.
Método de la transformada Z para la solución de ecuaciones en diferencias.
Empleo de Matlab.
Conversión y procesamiento de señales
Cuantificación y errores.
Dispositivos de muestreo y retención.
Convertidores A/D y D/A.
Teorema de muestreo.
Retenedor de orden cero.
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Plan de estudio: Control digital
Análisis de estabilidad en sistemas discretos
Análisis de estabilidad de sistemas de discretos en el plano Z.
Análisis de la respuesta transitoria y permanente.
Método del lugar de las raíces.
Diseño en el dominio de la frecuencia.
Controladores y filtros digitales
Realización de controladores y filtros digitales.
Controlador PI, PD y PID.
Simulación empleando Matlab.
Análisis en el espacio de estado
Ecuaciones de estado y de transición de estados de sistemas de datos cont.
Relación entre ecuaciones de estado y función de transferencia.
Ecuación característica, eigenvalores y eigenvectores.
Diagonalización de la matriz A.
Métodos para el cálculo de la matriz de transición de estados.
Ubicación de polos y diseño de observadores
Definiciones.
Controlabilidad y observabilidad
Diseño mediante la ubicación de polos
Observadores de estados
Sistemas de seguimiento
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Bibliografía
Libro de texto:
SISTEMAS DE CONTROL EN TIEMPO DISCRETO
Ogata, Katsuhiko.
Libros de apoyo
SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL. Kuo, Benjamin.
DIGITAL CONTROL SYSTEMS : THEORY, HARDWARE,
SOFTWARE. Houpis, Constantine H. \ Lamont Gary B.
COMPUTER-CONTROLLED SYSTEMS : THEORY AND
DESIGN. Astrom, Karl Johan \ Wittenmark, Bjorn.
Paquetes de Cómputo
Matlab
LabView
ISE de Xilinx
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Calificación
Asistencia
90% para derecho a examen, y 51% de asistencia durante todo
el curso para derecho a extraordinario.
Examen parciales (3).
Examen 50% .
Prácticas 35%.
Tareas 15%.
Examen final.
50%.
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Formato de prácticas.
Portada.
Apellidos y nombre(s).
Objetivo de la práctica.
¿Qué se quiere hacer?¿Qué se pretende alcanzar?
Introducción
Teoría básica necesaria para realizar la práctica. Si se realiza un
controlador PID para un motor de CD, se debe indicar:
Motor :¿qué es? ¿para que se emplea? Modelo matemático
y descripción. (planta).
Controlador: ¿que és? Modelo matemático e
implementación. (controlador).
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Formato de prácticas.
Desarrollo
¿Cómo se pretende alcanzar el objetivo deseado?
Métodos y técnicas usados para llevar a cabo la práctica y
lograr el objetivo deseado.
Resultados
Se indican los resultados obtenidos en la práctica realizada y
se comparan con los resultados teóricos.
Conclusiones
En las conclusiones se resaltan los puntos más importantes
que se obtuvieron al realizar el trabajo. Se indican los
problemas encontrados durante el desarrollo y las soluciones empleadas. Para finalizar se indican las posibles
mejoras al sistema para obtener un mejor resultado.
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Formato de prácticas.
Bibliografía
Documentos empleados en el trabajo, impresos y digitales.
Usar numeración consecutiva de las fuentes consultadas. El formato
es:
■
[1] Autor o autores, “Titulo del libro”, Editorial, edición, año.
■
[2] Autor o autores, “Titulo del artículo”, Nombre de la revista,
congreso o memorias, Año
■
[http1] Nombre de la página, Dirección electrónica, fecha del último acceso.
Las ecuaciones, figuras y tablas llevan una numeración consecutiva.
Las tablas y figuras llevan un pie de figura con una descripción
muy breve de la misma.
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Historia del control digital
La idea de usar computadoras para control de procesos emerge
en 1950, aplicado en control DDC de misiles y aviones.
En 1956 Thomson Ramo Woodridge (TRW) compañía
aeroespacial y Texaco, realizan un estudio de viabilidad para
una refinería, el cual requirió de 30 años-hombre.
Control digital directo (DDC) 1962.
Periodo de minicomputadoras 1967.
Uso de microcomputadoras 1972.
Uso general de control digital 1980.
Control distribuido 1990.
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Sistema industrial moderno
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Control digital vs analógico
El costo fue el principal argumento para cambiar de tecnología. El
costo de un sistema analógico se incrementaba linealmente por el
número de lazos.
La comunicación con el operador cambia de forma dástrica.
Flexibilidad. Los sistemas analógicos son modificados realambrando, los digitales reprogramando.
Los componentes digitales son más robustos, confiables y
pequeños.
Los sistemas digitales presentan menor sensibilidad al ruido.
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Sistema de control analógico
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Sistema de control digital
Ejemplos de sistemas de control
digital
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Robots móviles
Controlador de temperatura
digital
Señal de
referencia
+
Controlador
Sistema
-
Sensor o
transductor
Salida
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Sistema de control para una planta
generadora de energía eléctrica.
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Control de velocidad
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Control de voltaje
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Respuestas del sistema
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Control de vuelo para una avioneta
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Controlador de vuelo
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Control de un disco duro
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Redes de computadoras
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Control en un auto
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En robots
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En medicina moderna
Señales: analógica en tiempo continuo,
cuantificada en tiempo continuo, señal de datos
muestreados y señal digital.
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Forma de señales en un sistema
de control digital
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Tipos de muestreo
Muestreo Periódico: es el más usual, los instantes de muestreo están
igualmente espaciados cada T segundos, sea TK = KT, T: es el periodo de
muestreo, con K =0,1,2,3,…
Muestreo de Orden Múltiple: El patrón de tK`s se repite periódicamente: tK + r- tK = constante, para todo tK.
Muestreo Múltiple: Sistemas de múltiples lazos que debido a la dinámica de cada lazo requieren diferentes periodos de muestreo.
Muestreo Aleatorio: La variable tK es una variable aleatoria.
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Señales digitales y codificación
Fracción
decimal
Fracción
Binaria
MSB
(X 1/2)
X 1/4
LSB
(X 1/8)
0
1/8
¼
3/8
½
5/8
¾
7/8
.000
.001
.010
.011
.100
.101
.110
.111
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Cuantificación y errores de
cuantificación
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Cuantificación y errores de
cuantificación
ε
Xq
q
X
X
Adquisición, conversión y
distribución de datos
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Muestreo y retención
Modo de seguimiento y modo de
retención
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Convertidores A/D
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Errores en los convertidores A/D
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Convertidores D/A
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Salidas con retenedor
m( t )
m*
1T
2T
3T
4T
5T
6T
T
1T
2T
3T
4T
5T
Retenedor de orden
cero
m( t )
T
2T
3T
4T
5T
T
Retenedor de primer orden
T
Descargar
Fichas aleatorios
test cards set

10 Tarjetas Антон piter

tarjeta del programa pfizer norvasc

0 Tarjetas joseyepezsumino

notas de enfermeria

0 Tarjetas Karen LCHB

sistemas educativos

17 Tarjetas Lizbet Sánchez Licea

“DIDÁCTICA PASADO Y PRESENTE

4 Tarjetas BENILDA RINCON PEÑA

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