DISEÑO CONTROLADOR DIGITAL PARA UNA PLANTA DE NIVEL POR EL MÉTODO DE CANCELACIÓN DE POLOS Y CEROS

DISEÑO CONTROLADOR DIGITAL PARA UNA PLANTA DE NIVEL

POR EL MÉTODO DE CANCELACIÓN DE POLOS Y CEROS

ARLEY DAVID LAMBIS NÚÑEZ COD 2010191715

DAVID EDUARDO CLAVIJO COD 2010192355

WILMER MAURICIO GÓMEZ COD 2010192676

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

NEIVA – HUILA

2013

TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVOS
2. INTRODUCCION
3. PROCEDIMIENTO
4. ANALISIS DE DATOS
5. DISEÑO DEL CONTROLADOR (cancelación de polos y ceros)
6. SIMULINK
7. CARACTERISTICAS DEL  CONTROLADOR
8. SIMULACION
9. CODIGO CONTROLADOR
10. CONCLUSIONES
11. BIBLIOGRAFIA

1. OBJETIVOS

• Analizar y comprender el comportamiento de la planta de nivel, para desarrollar un sistema de control efectivo de esta.

• Diseñar e implementar el controlador de la planta mediante el método de cancelación de polos y ceros, tomando como base los datos obtenidos mediante El programa de Boris del laboratorio, ajustando  unos parámetros del cálculo como el tiempo de establecimiento, el sobreimpulso, y el periodo de muestreo se halló.

• Aplicar de una manera correcta las herramientas para la simulación y el montaje del respectivo controlador diseñado como lo son: Matlab, Simulink y Proteus  y para la programación del microcontrolador el software PIC-C.

1. INTRODUCCIÓN

Se controla el nivel del líquido contenido en un tanque, cuyo funcionamiento se ve involucrado en muchos procesos a nivel industrial.

Básicamente, se obtiene la respuesta de la planta, con el fin de hacer que ella opere en el modo que se desea, es decir al controlar estamos logrando que el nivel del líquido del tanque llegue al valor que necesitemos.

La teoría recopilada a lo largo del curso de control digital sobre el diseño de controladores, es aplicada para lograr adecuar el funcionamiento de la planta, todo esto con el soporte de los distintos softwares a disposición.

1. PROCEDIMIENTO

Se tomaron los datos con el software BORIS, obtenidos de la respuesta de la planta de nivel, luego se procedió a hacer el diseño del controlador para que la planta respondiera de acuerdo a los valores que ingresáramos en un teclado hexadecimal y los mostrara en una pantalla LCD, esto se realizó mediante el uso de un microcontrolador 16F877A, que permite mediante programación en un software el correcto funcionamiento del circuito.

5. ANÁLISIS DE DATOS

1. Datos arrojados por la planta leídos por el programa Boris:

[pic 1]

NOTA: la línea roja es el step – la verde la respuesta de la planta

1. Importando el archivo a MATLAB:

[pic 2]

1. Modelamiento de la planta por el comando IDENT en MATLAB:

[pic 3]

1. Importando los datos:

[pic 4]

1. Datos importados en la ventana del IDENT:

[pic 5]

1. Respuesta en el tiempo, seleccionando time plot:

[pic 6]

1. Proseguimos con la estimacion del Modelo de funcion de transferencia, mediante la pestaña estimate y el boton Procces Model

[pic 7]

1. Cargamos la estimación Calculada y nos da el siguiente resultado:

                      Kp                                                                          

G(s) = ---------- * exp(-Td*s)                                                        

                              1+Tp1*s                                                                    

        Kp = 0.04189 +/- 0.0080948

        Tp1 = 12.707 +/- 0.53237

        Td = 3 +/- 0.12814

El modelo de la planta obtenida es el siguiente:

           Gp(s) =               0.04189*exp(-3*s)

                                      -------------------------

                                            s + 0.0787

realizamos la transformada z de la planta  aplicando z modificada

T=5

n=0.5323;

d=[12.707 1];

g=tf(n,d)

zpk(g)

hold on

step(g*7)

gp=tf(n,d,'iodelay',3)

gpz=c2d(gp,T,'zoh')

zpk(gpz)

obteniendo lo siguiente:

Gp(z)=    0.07752(z+1.234)

                ----------------------

                z(z-0.6747)

Continuando, Exponemos la grafica de la respuesta del sistema frente a un Step.

[pic 8]

Planteamos en esta grafica la obtenida mediante el Boris y la obtenida por la estimacion que realizamos con el matlab y nos da una aproximacion del 85.89 % , bastante sobresaliente para tener esta idea en cuenta.

[pic 9]

6. DISEÑO DEL CONTROLADOR

Nuestro respectivo trabajo es realizar el controlador de esta planta de nivel por el Método de cancelación de polos y ceros, es por esto que proseguimos a plantear los respectivos cálculos que realizamos en el matlab para completar este proceso.

...