Sistema de control de posicion

Sistema de Control de Posición

Reporte de proyecto

Cárdenas Chávez Ana Valeria., González Ruiz Merle Arely., Ibarra Bojórquez Audrey Angélica., Liógon Melendrez David Jesús., Osuna Pérez José Carlos.

Instituto Tecnológico Superior de Cajeme, Cd. Obregón Son, México.

anavaleriacardenaschavez@gmail.com, arely_gm08@hotmail.com, audreyib@hotmail.com, davidliogon12@gmail.com, josecarlos_op@hotmail.com

Resumen—A lo largo de este documento, se presenta la búsqueda y estudio de información para el desarrollo de un sistema de control para posición de un motor de corriente directa usando como planta un elevador, mismo a ser presentado como proyecto final.

Palabras clave—Componentes eléctricos; función de transferencia; diagrama a bloques; potencia; retroalimentación; servomecanismos; controlador proporcional, integral y derivativo (PID)

I.Introducción

Este reporte de investigación presenta antecedentes y algunos de los resultados obtenidos en la implementación y simulación del circuito a utilizar para el control de posición de un motor de DC. La elaboración de este proyecto consta de tres etapas: (1) planificación e investigación para obtener la documentación necesaria que conlleva la realización y el diseño del prototipo, (2) construcción del prototipo, y (3) análisis de los resultados obtenidos durante el proceso, se analiza el funcionamiento del circuito y se revisa si cumple con las especificaciones del proyecto.

II.Marco teórico

A.Desarrollo historico:

En 1934, Hazen [1] introdujo el término servomecanismos (sistemas formados por partes mecánica y electrónicas) para los sistemas de control de posición, analizó el diseño de los servomecanismos con relé, capaces de seguir con precisión una entrada cambiante. En los años 40 y 50, fue posible diseñar sistemas de control lineales en lazo cerrado que cumplieran los requisitos de comportamiento y muchos sistemas de control industrial ya utilizaban controladores PID para el control de la presión, temperatura, etc., los cuales consisten en un mecanismo de control simultaneo por realimentación que calcula la desviación o error entre un valor medido y un valor deseado.

Por otra parte, Antonio Miravete [2] da a conocer algunos aspectos del funcionamiento de los elevadores, desde como son fabricados, hasta sus sistemas de control; de los cuales incluye el control, de sus puertas al abrirse y cerrarse, su amortiguamiento, y el tema que es de mayor interés para este trabajo que es el de sistemas de control de posición en los elevadores. Menciona que uno de los aspectos más importantes en el funcionamiento de un ascensor es la precisión con la que alcanza un determinado piso y se mantiene durante el tránsito de pasajeros. La operación de nivelación debe de ser directa, es decir, el ascensor debe tener un piso dentro de la tolerancia especificada para una instalación de prestación elevada. Si está previsto un aumento elevado de la carga, el sistema invertirá el sentido de la marcha para retroceder y colocarse al nivel adecuado o bien se detendrá con un cierto margen y comenzará la nivelación con antelación.

B.Componentes eléctricos:

Un componente eléctrico es un dispositivo que forma parte de un circuito eléctrico. A continuación, se enlistan los componentes usados para la implementación del circuito del elevador:

Motor de corriente directa:

El motor de corriente directa es una máquina que convierte energía eléctrica en mecánica, provocando así un movimiento rotatorio, gracias a la acción de un campo magnético.

Amplificadores operacionales (OpAmp):

Dispositivo capaz de aumentar cualquier tipo de señal, ya sea de voltaje, de corriente, de corriente alterna o de corriente directa, según la configuración en la que se utilice.

Diferencial:

En este amplificador (Fig. 1), el voltaje de salida es la diferencia ponderada de los voltajes de entrada. [3]

Figura 1: Amplificador en configuración diferencial (sustracción)

Atenuador:

Un atenuador de voltaje (Fig. 2) es un amplificador operacional configurado con la señal al terminal inversor o negativo del amplificador y el positivo o no inversor se lleva a tierra. Es un circuito eléctrico al cual le aplicas un voltaje determinado y a la salida obtienes la misma forma de onda de voltaje a la entrada, pero más pequeña (o con menos amplitud). [3]

Figura 2: Amplificador en configuración atenuador

Resistor:

Componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente.

Potenciómetro:

Resistencia variable, se comporta como un divisor de tensión o voltaje.

Transistor:

Dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión actuando como un interruptor o amplificador para señales electrónicas dependiendo de la configuración que se utilice.

Fuente de alimentación:

La fuente de alimentación o fuente de potencia es un dispositivo que convierte la corriente alterna (CA), en una o varias corrientes continuas (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conectan.

C.Sistemas de control:

Entradas en sistemas de control:

Una señal de entrada de referencia se aplica al sistema, y el desempeño del sistema se evalúa al estudiar la respuesta del sistema en el dominio del tiempo. Ya que el tiempo es la variable independiente empleada en la mayoría de los sistemas de control, es usualmente de interés, evaluar o analizar la respuesta en el tiempo. [1] Según la necesidad del sistema hay una entrada ideal para el mismo. Los tipos de entrada se enlistan a continuación:

oEntrada función escalón: La entrada función escalón representa un cambio instantáneo en la entrada de referencia. Una de las características de esta señal es que contiene un espectro de frecuencia en una amplia banda lo cual hace que sea equivalente a aplicar al sistema una gran cantidad de señales senoidales con un intervalo de frecuencias grande.

oEntrada función rampa: La función rampa es una señal que cambia constantemente en el tiempo.

oEntrada función parabólica: La función parabólica representa una señal que tiene un orden más rápido que la función rampa.

Potencia:

La potencia eléctrica es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico.

Los transistores y amplificadores integrados que se utilizan para procesar

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