Identificación de sistema de estacion de temperatura.

Reporte de Práctica de Laboratorio #8

MR3029 Laboratorio integral de control automático

Identificación de sistema de estacion de temperatura.

Dra. Ing. Ana Isabel González Santos[pic 1]

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Aspectos a evaluar en las prácticas del Laboratorio integral de control automático.

Enero-Mayo/2015.     Profesora: Dra. Ana Isabel González Santos

1. Asistencia, puntualidad y trabajo previo (15 pts): ____
2. Trabajo individual (10 pts: 0-No Trabaja, 6-Trabaja con presión, 10-Trabaja con iniciativa): ____
3. Cumplimiento de la práctica (10 pts: 0-menor de la mitad, 6-Mayoría, 10-Todo): _____
4. Reporte técnico (65 pts): ____

1. Presentación acorde al formato (5 pts): ____
2. Ortografía y redacción (10 pts): ____
3. Contenido con calidad (30 pts): ____
4. Análisis de resultados y conclusiones (20 pts): ____

Total (100 pts)    Alcanzado: _____

Resumen

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De los principales objetivos a cumplir en la práctica siguiente es que a base de resultados y métodos matemáticos utilizados en prácticas anteriores para controladores es que se tenga un soporte sólido para que se introduzca a base de un criterio propio, un controlador para manipular los resultados del proceso de la estación de temperatura por computadora en la que está conectada.

Lo primero que se realizó en la práctica, fue identificar los diversos elementos de los cuales se compone la estación de temperatura que existe en el laboratorio, una vez identificado y explicado la funcionalidad de los elementos, se procedió a trabajar en dicha estación. El instructor comento la forma de operar el control de la temperatura por medio de un programa realizado en LabView®, el cual consiste en que cuando se varia la frecuencia de un “duty cycle”, la temperatura comienza a aumentar ya sea de forma que el “duty cycle” aumente o viceversa.

Se procedió a variar el “duty cycle” en porcentajes de 20% en 20% yendo desde el 0% hasta 80%, de esta manera se obtienen 4 diferentes modelos los cuales, por medio del software MATLAB® se lograron identificar dichos experimentos. Por último se procede a discretizar los 4 modelos para así poder diseñar posteriormente, en tiempo real, un controlador PID discreto.

Planteamiento del problema.

1. Para la sección de caracterización del proceso:

1. Elementos de lazo de control.
2. Mencione el principio de operación, características y fabricantes de los elementos.
3. Investigue sobre el sensor LM36 y otros sensores de temperatura comerciales similares.
4. Investigue sobre convertidores A/D y D/A comerciales. ¿Cuál usted elegiría para el diseño de una tarjeta de adquisición de datos? Justifique su respuesta de manera técnica y económica.
5. Gráficas de señal de manipulación vs. salida del proceso para los 4 diferentes experimentos.

1. Para la sección de identificación con modelo continuo muestre el procedimiento gráfico y la función de transferencia continua (GP(s)) del proceso de temperatura identificada gráficamente por dos métodos.

1. Para la sección de identificación con modelo discreto muestre:

1. Función de transferencia discreta HGP(z) del mismo proceso de temperatura para un periodo de muestre de TS=1 segundo.
2. Ecuación de diferencias que describe al proceso para TS=1 segundo.
3. Gráfica comparativa entre datos obtenidos en simulación y el proceso real.

Introducción

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En la industria, el control de procesos es un área de oportunidad y de retos constantes. En la siguiente práctica se enfoca en identificar el proceso en el dominio del tiempo y en el discreto, así como la obtención de las ecuaciones en diferencias. Por lo cual, se contaran con las bases necesarias para poder enfrentar de la mejor manera y con las herramientas necesarias, el control del proceso con controladores PID discretos. En la práctica siempre existen detalles que se pierden en la teoría, es por eso importante analizar ejemplos clásicos en la práctica, en la cual primeramente se debe identificar el sistema de modo que se pueda obtener información suficiente para lograr los análisis correspondientes para lograr un control, en este caso será un control de temperatura por medio de una resistencia térmica de entrada.  Existen muchos factores dentro de los sistemas que los vuelve menos lineales de los sistemas reflejados en la teoría, en este caso puede ser la variación de la temperatura en el ambiente como puede ser la obstrucción de la salida del abanico de la estación, o puede ser que exista un aire acondicionado en la habitación que puede generar perturbaciones en dicha estación, sin embargo en la ingeniería las aproximaciones correctas ayudan a tener una mejor consistencia a la hora de aplicar controladores, por ello una buena forma de hacer estas aproximaciones es experimentando.   En este reporte se mostrara el procedimiento completo de la obtención de las aproximaciones del problema planteado.

Materiales y métodos utilizados

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La práctica se desarrollará en el entorno MATLAB®® y Simulink® por medio de el siguiente ordenador.

A su vez, se utilizó el software de MATLAB® con las siguientes especificaciones:

A su vez, se utilizó el software de LabView® usando el siguiente ordenador con las siguientes especificaciones:

Sistemas de control discreto.

El control por computador es hoy en día una herramienta común en la industria actual. Por tanto es importante entender los aspectos teóricos involucrados en los sistemas controlados por computador. [pic 6]

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