Informe Labo2 Control Avanzado

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

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“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO”

FACULTAD DE INGENIERIA ELETRICA Y ELECTRONICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONIA

LABORATORIO II

INFORME FINAL

curso: control avanzado

PROFESOR: ING. RAUL BENITES S.

ALUMNO:

Bernaola Campos Yuli 100745I

López Feliz David 100694E

Navarro Panduro, Giancarlo 100724A

Pérez Obregón Bryan 100682G

CICLO: 2014A

AÑO: 2014


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CONTROL AVANZADO INFORME DE LABORATORIO II

(Semestre 2014-A)

I. OBJETIVOS

Implementar un circuito sensor y actuador (driver) para la toma de datos

de velocidad de un motor DC con encoder.

Aplicar técnicas de identificación no paramétrica para obtener los

parámetros de un motor dc y el modelo lineal correspondiente.

II. BREVE DESCRIPCION DEL LABORATORIO

El desarrollo del laboratorio tiene por finalidad hacer la toma de datos de la

velocidad del motor DC, asimismo obtener la función de transferencia a

partir de la gráfica de respuesta.

El motor DC posee un encoder óptico en el cual existen pulsos a

determinada frecuencia. Estos pulsos serán enviados a un circuito sensor

de velocidad (conversor de frecuencia a voltaje) implementado con el CI

LM331 para hacer la respectiva conversión a voltaje. Se dispone también

de un circuito tipo Darlington para amplificar la corriente que moverá al

motor.

La adquisición de datos se realizó a través de una interface entre el

Arduino y Labview (LIFA), permitiendo de esta manera la toma de datos

entregada por el motor y posteriormente graficar su respuesta. Finalmente,

con la ayuda del ‘IDENT’ de MatLab se obtuvo la función de transferencia

del motor.

III. MATERIALES

1 Motor DC con encoder

1 CI LM331

Resistencias

Capacitores

2 Transistores TIP 31


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1 Opto acoplador 4N28

Arduino Uno

III. PROCEDIMIENTO

1) Implementar un circuito sensor de velocidad para el motor DC

con encoder óptico incorporado (servomotor).

Se diseñó e implemento el siguiente circuito sensor de velocidad basado en

el CI LM331.

Figura 1: Circuito sensor de velocidad con el CI LM331

El circuito de la figura 1 es el conversor de frecuencia a voltaje con el CI

LM331. Mediante este circuito haremos la conversión de la frecuencia

(pulsos a la salida de un canal del encoder) para obtener un voltaje que

tendrá relación directa con la frecuencia y por ende con la velocidad del

motor.

Para el armado del circuito se consideró los siguientes materiales:

R1=68K Ohm, R2=10k Ohm, R3=6.8k Ohm, R4=10k Ohm, R5=12k

Ohm, R6=100k Ohm.

C1=1uF, C2=470pF, C3=10uF.


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Potenciómetro=5k Ohm. (Este variara el voltaje en estado permanente

que se obtendrá)

A través del capacitor C3=10uF podemos variar la forma de la salida del

voltaje obtenido en el conversor (pin1).

2) Implementar el circuito actuador (driver) con el cual arrancara el

motor, permitiendo así que el encoder óptico del motor pueda

entregar información de velocidad al circuito sensor de

velocidad.

Para la etapa de potencia (driver) se tiene la configuración tipo Darlington

con transistores TIP 31.

Figura 2: Circuito Darlington

Este circuito será importante para la adquisición de datos que se realizara

con el Arduino Uno. Como se puede observar en la figura 2 tenemos un

ADC1 (de la figura 1) y un ADC2 (voltaje obtenido en convertidor de F-V,

pin1).


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3) Editar un programa en Labview que permita adquirir datos del

circuito sensor velocidad (DAQ Assitant), para lo cual debe

considerarse un VI de almacenamiento de datos (Write to

Measurement file). Asimismo, considere otro VI para generación

de señales para activar el motor (DAQ Assitant).

Mediante LIFA (Labview Interfase for Arduino) se realizó la adquisición de

datos. Se creó un programa en Labview conformado por dos bloques

‘while’.

Bloque 1:

En este bloque se adquieren los datos provenientes del Arduino. Aquí se

grafica la señal utilizando el Waveform chart.

Figura 3: Primer bloque ‘while’

Bloque 2:

El segundo bloque es para crear un archivo en Excel en el cual se

almacenaran los datos que se van obteniendo de la adquisición. El tiempo


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de almacenamiento en Excel es cada 20ms y dicho tiempo esta

previamente definido en Labview.

Figura 4: Segundo bloque ‘while’

Figura 5: Bloques 1 y 2


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Figura 6:

Interfaz creada en Labview

4) Utilice MatLab para llamar al archivo de datos del Labview,

plotear con el comando plot, y aplicar identificación no

paramétrica. (Sugerencia: Usar identificación por respuesta al

escalon).

INICIANDO “IDENT”

Donde “pulsos” será nuestra entrada y “motor” nuestra salida. Un punto importante es que ambas matrices tengan la misma cantidad de datos.


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Figura 7: Ventana (Variable Editor DAT)

Tipeamos el comando “ident” en el comando y se abre una ventana como el que se muestra en la imagen.

Figura 8: Herramienta de identificación del sistema

Ahora en la opción 1 elegimos “import data” y se nos aparecerá una nueva ventana donde el opción 2 escribimos el vector “y2” en input y “u2” en output.

Figura 9: Import Data

En la tercera opción en “Starting time” iniciamos con “0” y en “Sampling interval” se pondrá la velocidad de muestreo, este valor lo


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obtenemos de la siguiente forma: calculamos el tamaño del vector “y2” y el tiempo que toma nuestra toma de datos” Tt” y luego lo dividimos (Tt/y2).

Luego de ello le damos a “import”. Nos aparecerá una ventana como la que vemos en la imagen y seleccionamos “Process Models”

Figura 10

Como se observa en la ilustración, la opción uno escogemos “Process Model”, se nos abrirá una nueva ventana como en la figura, en la opción elegimos el número”2” y en la opción 3 deseleccionamos el “delay” y por ultimo le damos a “Estimate”.


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Figura 11: Modelo de Proceso

Ahora damos doble clik sobre “P2” y se aparecerá otra ventana donde nos indica los valores de la ecuación del motor.

Figura 12: Valores de la ecuación del motor

5) Presente el modelo de función de transferencia del motor DC.

Para este caso se obtuvo lo siguiente:

K p

(1+T p1∗s)(1+T p2∗s )

T p1=¿0.97664

K p=1.0289

T p2=0.024362

De donde, finalmente:

1.0289

0.023793 s2+1.001 s+1

6) Comente sus resultados

La herramienta de interfaz Arduino- Labview (LIFA) nos permitio hacer la adquisicion de datos, obteniendo los resultados esperados para una aproximacion de la funcion de transferencia


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de segundo orden para el motor, donde el IDENT de MatLab nos proporciona el porcentaje de exactitud.


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