Amplitud: 3

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
PRE-PRACTICA 3-A
II Semestre 2012
DISEÑO DE CONTROLADOR DEL TANGUE DE AGUA
Objetivos:


Determinar el tipo de controlador necesario para ajustar el comportamiento del
sistema si se desea que su error de estado estacionario tenga un valor finito, para
un cambio de referencia de tipo escalón.
Establecer un controlador para un sistema que permita tener un error de sistema
de estado estacionario igual a cero y la dinámica del sistema que cumpla con
especificaciones previamente fijadas para un cambio de referencia de tipo escalón.
Ejercicios de la Prepráctica 3-A
Ejercicio 1
Verificar los resultados obtenidos en el SISOTOOL realizando una
simulación del sistema con SIMULINK de acuerdo al siguiente modelo:
Señal de Prueba
 Amplitud =1
 Periodo=400 s
 Ancho del pulso=50%
Sample Time
Stop Time
10s
1000s
FUNCION DE TRANSFERENCIA
𝐆=
𝟑𝟎. 𝟎𝟗𝟕
;
𝟒𝟐𝟖. 𝟗𝟒𝐬 + 𝟏
𝐇(𝐬) = 𝟏; 𝐅(𝐬) = 𝟏
ESPECIFICACIONES
ess=30%
SISOTOOL
POSICION DE NUEVAS RAICES
GRAFICA DE TRAYECTORIA DE LAS RAICES
RESPUESTA AL ESCALON UNITARIO
CONTROLADOR
SIMULACION
FUNCION DE TRANSFERENCIA
𝐆=
𝟑𝟎. 𝟎𝟗𝟕
;
𝟒𝟐𝟖. 𝟗𝟒𝐬 + 𝟏
𝐇(𝐬) = 𝟏; 𝐅(𝐬) = 𝟏
ESPECIFICACIONES
ess=0%
S.P. ≤ 15%.
80 < Ts < 90 S
SISOTOOL
GRAFICA CON ess=0%
GRAFICA DE TRAYECTORIA DE LAS RAICES AJUSTANDO
S.P. Y Ts
RESPUESTA AL ESCALON UNITARIO
CONTROLADOR
SIMULACION
Ejercicio 2
Construya el siguiente modelo en Matlab-Simulink, para trabajar con él, el día
de la práctica. Debe guardar el archivo de Simulink del ejercicio 2 en su
correo, para abrirlo y bajarlo el día de la práctica ya que con este archivo se
trabajara. En el laboratorio evitamos el uso de pen drives.
Procedimiento:
Entrada:
Pulse Generator (Simulink- Sources-Pulse Generator)
Amplitud: 3
Período: Se lo coloca el día de la práctica.
Pulse width: 50
Phase Delay: 0
Bias (Simulink-Math Operations-Bias)
Ingresar: 1.5
Punto de Operación (Simulink- Math Operations-Slider)
Máx: 40
Valor inicial: 0
Seleccionar todos los bloques, dar click derecho y seleccionar create
subsistem, obteniendo asi el bloque de entrada.
Planta_Tanque de Agua:
Donde los “Rate Transition” se encuentran en Signal Attributes.
El bloque Tanque de agua:
Nota: Solo estos bloques hay que omitirlos, porque ustedes no tienen esta librería
Llamar al Bloque OPC CONFIGURATION (dentro de la librería OPC
Toolbox), mediante el cual se reconocerá los módulos del CFP, para luego
adquirir las señales.
-
Configurar este Bloque de la siguiente manera.
Doble clic en OPC Configuration - OPC Client Manager – Add - Select Server,
seleccionar: “National Instruments.OPCFieldPoint” y OK.
- Crear el bloque de lectura OPC READ para la señal del Caudal y
configurarlo de la siguiente manera:
OPC Read - Add Items - FP01LabCtrlFIEC - Cfp-AI-100@1, enviar la señal
“Channel 0_Sensor_Nivel” a Selected Servet Items y presionar OK.
(Deshabilitar los parámetros “Show quality port”, “show timestamp port
as” e ingresar sample time de 1.
De la misma manera:
- Crear el bloque de lectura OPC READ para la señal del Nivel y
configurarlo de la siguiente manera:
- OPC Read - Add Items - FP01LabCtrlFIEC - Cfp-AI-100@1, enviar la señal
“Channel 3_Caudal” a Selected Servet Items y presionar OK.
(Deshabilitar los parámetros “Show quality port”, “show timestamp
port as” e ingresar sample time de 1.
- Crear el Bloque de escritura OPC WRITE para el Voltaje de la bomba y
configurarlo de la siguiente manera:
OPC WRITE - Add Items - FP01LabCtrlFIEC - Cfp-AO-210@2, enviar la
señal “Channel 0_Voltaje_Bomba” a Selected Servet Items y presionar
OK., ingresar un Sample time de 10.
Crear el subsistema.
El bloque Voltios - Altura:
El modelo se encarga de la con versión de la señal del sensor a señal de
altura h(x), donde x es la señal del sensor que en nuestro caso es el sensor
ultrasónico.
h(x)= -8.786463 x + 62.10532
También se le añade un filtro, para disminuir el efecto del ruido de la señal
d3el sensor.
El bloque Controlador:
Crear el bloque del Controlador como un Subsistema de acuerdo al
siguiente modelo:
Todos estos bloques son ya conocidos y el integrador y derivador se
encuentran en la librería “Simulink, Continuous”.
Una vez creado el Subsistema del Controlador agregar un Slider Gain
“Volt_Bomba”, conectándolo de esta forma:
Este diseño de controlador es muy usado a nivel industrial, en el que consta
de dos modos: el “modo manual” es para poder llevar la planta hacia su
punto de operación, una vez que alcance dicho nivel se procede a cambiar al
“modo automático”.
Por último, completar el diseño agregando: los manual switch, bloque
saturador, sumador, mux, scopes y pre filtro, de acuerdo con el gráfico del
modelo del sistema ya dado.
Recomendaciones:
- Observar en su totalidad los videos de ayuda para una mayor
comprensión del procedimiento en las siguientes prácticas, los videos se
encuentran en la dirección [email protected].
- Tutorial en video sobre el uso de la herramienta Sisotool de Matlab en la
selección de un Controlador en una Planta Tipo 0, parte a.
- Tutorial en video sobre el uso de la herramienta Sisotool de Matlab en la
selección de un Controlador en una Planta Tipo 0, parte b.
- Antes de comenzar a diseñar el controlador verificar que tipo es la
función de transferencia de la Planta a controlar.
- Asistir puntualmente el día de práctica ya que al principio se toma una
lección que durará aproximadamente 30 minutos.
- En caso de obtener una calificación no mayor al cincuenta por ciento de
la lección o no presentar pre práctica perderá la práctica.
- Repaso de la teoría de controladores, tipos y aplicaciones.
Presentar como Prepráctica impreso sólo los ejercicios
resueltos antes del inicio de la práctica. (Excepto el
Ejercicio 2).