Practica #1 Sistema Subamortiguado.docx

Sistema Subamortiguado

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7MO Cuatrimestre

Teoría de Control

Ingeniería en Mecatrónica

PRESENTA

NOEL EDUARDO HERNANDEZ SANDOVAL FERNANDO ORTEGA RAYAS JUAN SERGIO

El Marqués, Querétaro

septiembre 2017

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Contents 1.  Antecedentes .................................................................................................... 3 2. Definición de la Practica ................................................................................... 3 3. Marco Teórico ................................................................................................... 5 4. Desarrollo de la Practica ................................................................................... 9 5. Resultados ........................................................................................................ 9 6. Conclusiones .................................................................................................... 9 Bibliografía .............................................................................................................. 9  Anexos .................................................................................................................... 9

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1. Antecedentes La siguiente practica se realizó con el motivo de entender mejor los conceptos vistos durante el primer parcial el cual abarca los temas de funciones de transferencia, sistemas de sobrepaso, estabilidad, sistemas de segundo orden, los cuales serán detallados dentro del reporte.

2. Definición de la Practica 

Objetivo

El objetivo de la práctica es desarrollar un sistema donde se pueda observar el fenómeno de subamortiguamiento y estabilidad, tomando un muestreo y generar una función de transferencia. 

Alcances

La práctica pretende generar un sistema donde un resorte con peso sea tensionado para que pueda oscilar. Con el uso de un sensor ultrasónico se medirá la altura que el resorte toma en distintos momentos del tiempo, como una forma de muestro. Los datos obtenidos serán analizados en un software (Matlab) y se generara la función que el experimento entrego. 

Etapas a Desarrollar

La primera etapa fue la construcción de una estructura donde fue colocado el resorte. Posteriormente se colocó el sensor ultrasónico, controlado por un microcon trolador, que iba a tomar mediciones de la altura del resorte al trascurrir un determinado tiempo. Como siguiente se tomaron los valores entregados y se analizaron el software de Matlab para general la gráfica que mostraba ser un sistema subamortiguado que finalmente dejaba de oscilar y se estabilizaba después de cierto tiempo. 3

El experimento se realizó diversas ocasiones para observar el comportamiento y tener más información para poder ser promediado y tener una función más exacta. Finalmente se generó un sistema de transferencia de acuerdo a todos los datos obtenidos y los experimentos hechos y se comparó con el experimento para ver el comportamiento real y el esperado.

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3. Marco Teórico

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Materiales y Recursos

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Estructura de Madera ******* Poner las dimensiones de la estructura y una imagen. *******

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Matlab

MATLAB es una herramienta de software matemático que ofrece un entorno de desarrollo integrado con un lenguaje de programación propio. Entre sus prestaciones básicas se hallan: la manipulación de matrices, la representación de datos y funciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario y la comunicación con programas en otros lenguajes y con otros dispositivos hardware. El paquete MATLAB dispone de dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, a saber, Simulink y GUIDE. Además, se pueden ampliar las capacidades de MATLAB con las cajas de herramientas; y las de Simulink con los paquetes de bloques. Es un software muy usado en universidades y centros de investigación y desarrollo.

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Microcontrolador PIC 18f4550

Un microcontrolador es un circuito integrado que en su interior contiene una unidad central de procesamiento (CPU), unidades de memoria (RAM y ROM), puertos de entrada y salida y periféricos. Estas partes están interconectadas dentro del microcontrolador, y en conjunto forman lo que se le conoce como microcomputadora. Se puede decir con toda propiedad que un microcontrolador es una microcomputadora completa encapsulada en un circuito integrado.

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El propósito fundamental de los microcontroladores es el de leer y ejecutar los programas que el usuario le escribe, es por esto que la programación es una actividad básica e indispensable cuando se diseñan circuitos y sistemas que los incluyan. Principales características del Pic 18F4550 o o o o o o o o o o o o o o o o

Memoria de programa flash de 32 kB RAM de 2048 Bytes EEPROM de datos de 256 Bytes Velocidad de la CPU 12 MIPS Oscilador externo de dos modos hasta 48 MHz Oscilador interno selecionable entre 8 frecuencias desde 31kHz hasta 8MHz ADC de 10 bits y 13 canales Voltaje de operación 4.2V a 5.5V 4 Timer(desde Timer0 a Timer3). Uno de 8 bits y 3 de 16 bits 2 módulos de captura/comparación/PWM 20 fuentes de interrupciones (3 externas) Resistencias de pull-ups en el puerto B programables Power-on Reset Power-up Timer y Oscillator Start-up Timer Soporta 100,000 ciclos de borrado/escritura en memoria flash Soporta 1,000,000 ciclos de borrado/escritura en memoria EEPROM

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Resorte de Juguete (Slinky)

Utilizado como elemento que se va a estirar y permitirá el movimiento oscilatorio ascendente y descendente. Fue recortado para que en su estado comprimido midiera ***** CM.

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Sensor HC-SR04

Es un módulo que incorpora un par de transductores de ultrasonido que se utilizan de manera conjunta para determinar la distancia del sensor con un objeto colocado enfrente de este.

La interfaz digital se logra mediante 2 pines digitales: el pin de trigger (disparo) y echo (eco). El primero recibe un pulso de habilitación de parte del microcontrolador, mediante el cual se le indica al módulo que comience a realizar la medición de distancia.  A través de un segundo pin (echo) el sensor “muestra” al microcontrolador un puso

cuyo ancho es proporcional al tiempo que tarda el sonido en viajar del transductor al obstáculo y luego de vuelta al módulo. Mediante una sencilla formula puede estimarse entonces la distancia entre e l sensor y el obstáculo si se conoce el tiempo de viaje del sonido, así como la velocidad de propagación de la onda sonora. La siguiente imagen muestra los pulsos recibidos y enviados por el sensor, de acuerdo a la hoja de datos elaborada por Itead Studio.

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Especificaciones del sensor o o o o o o o o

VCC: Voltaje de alimentación TRIG: Pin de disparo ECHO: Pin de eco GND: Ground Medición mínima: 2 cm Medición máxima: 5 m Ángulo efectivo < 15 ° Señal de disparo: TTL de 10 us.

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Términos

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Estabilidad

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Función de Transferencia

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Sistema de Segundo Grado

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Sistema Subamortiguado o de Sobrepaso

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4. Desarrollo de la Practica

5. Resultados

6. Conclusiones Bibliografía Anexos

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