Informe Labo2 Control Avanzado

April 4, 2019 | Author: Dx David | Category: Data Acquisition, Electronic Engineering, Electricity, Electronics, Electromagnetism
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO ” FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

FACULTAD DE INGENIERIA ELETRICA Y ELECTRONICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONIA

LABORATORIO LABORATORIO II INFORME FINAL

CURSO:

CONTROL AVANZADO

PROFESOR: ING.

RAUL BENITES S.

ALUMNO:



Bernaola Campos Yuli



López Feliz David



Navarro Panduro, Giancarlo

100724A



Pérez Obregón Bryan

100682G

CICLO:

100745I 100694E

2014A

AÑO: 2014 CONTROL AVANZADO

Laboratorio II

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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

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2 Transistores TIP 31



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.

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



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 de almacenamiento en Excel

es cada 20ms y dicho tiempo esta

previamente definido en Labview.

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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.

Figura 7: Ventana (Variable Editor DAT)

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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 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).

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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”.

Figura 11: Modelo de Proceso

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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:                0.97664  =1.0289  =0.024362

De donde, finalmente:      

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

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