Introducciona Simulink

 

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES LABORATORIO DE SISTEMAS DE CONTROL Profesor(a): Viviana Martínez

 

IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMAS DE CONTROL EN SIMULINK/MATLAB Objetivo:  Analizar el comportamiento de algunos sistemas de control mediante su implementación en la herramienta Simulink de Matlab.

I.

Introducción

Simulink es un entorno de Matlab que permite implementar modelos de sistemas dinámicos de control utilizando una configuración en diagrama de bloques para analizar su comportamiento durante un periodo y bajo unas condiciones determinadas. Se puede acceder desde la ventana principal de Matlab al escribir la palabra simulink , o desde la barra de herramientas a través del botón correspondiente.

II.

Actividades

A. Control de velocidad del motor motor DC La función de transferencia que modela la velocidad que alcanza el eje de un motor DC de acuerdo con la tensión de entrada al mismo está dada por [1]:   ̇ ()      ()     (   )  (     )

Donde,   ̇                        

Velocidad del eje (salida del sistema). Tensión (entrada del sistema). Constante de fuerza electromotriz.

         

Inductancia eléctrica. Resistencia eléctrica.

Momento de inercia del rotor. Coeficiente de amortiguamiento.

(1)

 

  1. Construya un diagrama de bloques que permita observar la respuesta en lazo abierto del sistema de la ecuación (1) ante una entrada escalón. Para ello, puede emplear los bloques: Step, Transfer Fcn, mux, y scope  scope.. Registre el valor de estado estable, tiempo de establecimiento, error de estado estable, y sobrepaso máximo para la respuesta de lazo abierto obtenida, y guarde la respuesta del sistema. 

Valor

Parámetro   (Valor de estado estable)   (Tiempo de establecimiento)   (error de estado estable)   (Sobrepaso máximo)

2. Modifique el diagrama de bloques construido para implementar una configuración de lazo cerrado (Utilice el bloque de comparación: sum ). Registre sum). los valores de los parámetros correspondientes y guarde la respuesta del sistema. 

Valor

Parámetro   (Valor de estado estable)   (Tiempo de establecimiento)   (error de estado estable)   (Sobrepaso máximo)

3. Modifique la configuración de lazo cerrado para incluir un controlador PID (proporcional, integral, derivativo). Haga uso de los bloques gain ,y gain,, integrator ,y derivative.. derivative o btener la 4.  Ajuste las ganancias integral y derivativa del controlador a cero para obtener respuesta del sistema ante diferentes ganancias proporcionales. En cada caso registre los parámetros de respuesta y la gráfica correspondiente.   

 

  

  

  

 

5.  Ajuste la ganancia proporcional a un valor que considere aceptable de acuerdo con los resultados del punto anterior, y la ganancia derivativa a cero para obtener la respuesta del sistema ante diferentes ganancias integrales. En cada caso registre los parámetros de respuesta y la gráfica correspondiente.   

  

 

  

  

  

6. Sin modificar el valor de la ganancia proporcional, ajuste la ganancia integral a cero para obtener la respuesta del sistema ante diferentes ganancias derivativas. En cada caso registre los parámetros de respuesta y la gráfica correspondiente.    

  

 

  

  

  

7. Con base en los resultados anteriores intente ajustar las ganancias del controlador PID para obtener un error de estado estable cero, tiempo de establecimiento de un segundo o menor, y sobrepaso máximo cero. Registre la gráfica correspondiente. 

B. Control de posición del motor motor DC 1. Teniendo en cuenta que la integral de la velocidad angular es la posición angular, obtenga la función de transferencia que modela la posición final del eje del motor según la tensión de entrada. Utilice los mismos parámetros de la ecuación (1).

2. Repita las actividades de la sección A para este nuevo sistema de control. III.

Informe de resultados

Elabore un informe en formato IEEE para presentar los resultados, observaciones y conclusiones obtenidas a partir del desarrollo de las actividades de la guía.

REFERENCIA [1]

Tutoriales

de

control

con

Matlab,

University

of

http://www.ib.cnea.gov.ar/~instyctl/Tutorial_Matlab_esp/index.html 

Michigan,

on