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).