IDENTIFICACIÓN DE PARÁMETROS DE UN MOTOR DC USANDO TÉCNICAS NO PARAMÉTRICAS

I. Objetivos

Implementar una tarjeta sensora y actuadora (driver) para la toma de datos de velocidad de un motor DC.

Aplicar técnicas de identificación no paramétrica para obtener los parámetros de un motor DC y el modelo lineal correspondiente.

Aprender a usar el entorno de LABVIEW para la adquisición de datos así como a usar los comandos de identificación en MATLAB

II. Materiales a utilizar Motor DC con encoder:

Fig. 1: Motor DC con encoder

Circuito convertidor de frecuencia-voltaje:

Fig. 2: Circuito convertidor de frecuencia-voltaje

Circuito de Potencia y Aislamiento:

Fig. 3: Circuito de potencia y aislamiento

Labview

Arduino Uno

Fig. 4: Tarjeta de adquisición de datos Arduino Nano

Matlab

III. Procedimiento de implementaciónComo se ve, el circuito convertidor de frecuencia recibirá el pulso del encoder, y su salida ira conectado a la tarjeta de adquisición de datos, en este caso el Arduino Uno.

Fig. 5: Etapas de conversión, control y el servomotor acoplados

Ahora se hace la adquisición de datos en Labview por medio del Arduino Uno usando el toolkit desarrollado para Arduino de Labview y lo cargamos a nuestra tarjeta Arduino Uno.

Fig. 6: Librería que utilizara el Arduino Nano para realizar la comunicación con el Labview

La programación en Labview es la siguiente:

Fig. 7: Programación gráfica en Labview

Visualizaremos el entorno gráfico, que consiste en la grafica generada por los pulsos del encoder:

Fig. 8: Interfaz gráfica en Labview

La onda cuadrada de color rojo es el pulso enviado al motor y la blanca es la respuesta del mismo.Los datos se almacenan en una hoja de Excel para ser invocados posteriormente en el Matlab:

Fig. 9: Datos almacenados en Excel

Trayendo estos datos al Matlab, graficamos la entrada versus salida:

Fig. 10: Ploteo entrada vs salida

Fig. 11: Porción de la señal utilizada para la toma de los valores paramétricos

Ingresamos al comando "Ident" en el ‘command Windows’ y nos aparece la siguiente ventana y de damos un click en Importar data e indicamos que estamos trabajando en el dominio del tiempo.

Fig. 12: System Identification Tool

Fig. 12: Ventana Import Data

Fig. 13: Seleccionando Process Model

Fig. 14: Obteniendo el modelo de la función de transferencia del sistema

Después le damos click en “models output” para observar nuestra identificación.

Fig. 15: Obteniendo la identificación

Después de esto, obtendremos la siguiente grafica:

Fig. 16: Respuesta obtenida Damos doble click en la gráfica de la derecha y nos mostrara el modelo del sistema:

Fig. 17: Información del modelo matemático de la función de transferencia

Con estos datos, obtenemos la función de transferencia:

Fig. 18: Código en Matlab para obtener la función de transferencia del sistema

Se obtuvo la siguiente función de transferencia:

Fig. 19: Función de transferencia

Fig. 20: Respuesta de la función de transferencia

IV. Conclusiones

La adquisición de datos del motor DC depende del encoder ya que este nos entrega una frecuencia establecida, la cual es medible con un osciloscopio.

Para desarrollar el circuito conversor de frecuencia a voltaje es necesario hallar el valor de la frecuencia con la que se va a trabajar.

En el presente laboratorio se resalta el gran uso que tiene el software LABVIEW para la adquisición así como MATLAB, para el proceso de identificación con gran eficiencia, obteniendo satisfactoriamente los parámetros del motor (Función de transferencia)

Con los datos hallados se pudo hallar la función de transferencia que se requería.