metodologia de la investigacion

Departamento de ingeniería Robótica.

Metodología de la Investigación.

Proyecto de Investigación.

“DISEÑO DE UN CONTROLADOR PID PARA UNA PLANTA SOMETIDA A PERTURBACION”

Presenta:

Ávila León Carlos Emmanuel. Montero Gómez Miguel Eduardo. Presa Rodríguez José Guadalupe.

Cortázar, Guanajuato. Agosto del 2011.

Resumen.

Planteamiento del problema.

Objetivo.

Justificación.

Hipótesis.

Marco teórico.

Introducción.

Controlador PID.

Funcionamiento.

Tipos de controladores.

Aplicaciones.

Diseño del controlador.

Cálculo para los valores de las resistencias del controlador.

Ensamble.

Pruebas.

Resultados.

Conclusiones.

Referencias bibliográficas.

Los sistemas de control son muy importantes en la actualidad por

que controlan la mayoría de los procesos industriales, se

implemento un control PID para simular un control industrial con el

fin de controlar las perturbaciones que se manifiestan alrededor de

un sistema real, en este caso será una planta con amplificadores

LM324.

Muchos sistemas de control en la industria que se encuentran

dirigiendo procesos industriales, se encuentran trabajando en la

intemperie en donde el aire provoca perturbaciones e interfieren en

el desempeño de dirección de un proceso, por esta razón se

diseñara un controlador PID para controlar una planta sometida a

una perturbación eléctrica, simulando las perturbaciones

provocadas por corrientes de aire que interfieren en los sistemas de

control actual.

Conocer una forma con la cual se pueden controlar sistemas que

son sometidos a perturbaciones de cualquier tipo.

Algunos sistemas de control en la industria que se encuentran

dirigiendo procesos industriales, se encuentran trabajando en la

intemperie en donde el aire provoca perturbaciones e interfieren en

el desempeño de dirección de un proceso, así que se diseñara un

controlador PID para controlar una planta sometida a una

perturbación eléctrica, simulando las perturbaciones provocadas

por corrientes de aire que interfieren en los sistemas.

A partir del diseño de la planta y la construcción del controlador PID

se busca que: ¿Es posible corregir las perturbaciones con un

controlador PID?, se formula la hipótesis:

“Se corregirá la perturbación inducida en la planta diseñada,

mediante un sistema de control PID.”

El control automático desempeña un papel importante en los

procesos de manufactura, industriales, navales, aeroespaciales,

robótica, económicos, biológicos, etc., el control automático va

ligado a la construcción un controlador PID.

El diseño de los sistemas de un control se puede realizar, ya sea

en el dominio del tiempo o en el de la frecuencia. A menudo se

emplean especificaciones de diseño para describir que debe hacer

el sistema y cómo hacerlo. Siendo estas únicas para cada diseño.

El diseño de un sistema de control involucra tres pasos:

•Determinar que debe hacer el sistema y cómo hacerlo.

•Determinar la configuración del compensador.

•Determinar los valores a controlar para alcanzar los objetivos de

diseño.

Para alcanzar estos objetivos se debe basar en cálculos

matemáticos realizados a mano y con la ayuda del software

MATLAB, después se debe determinar la ubicación de los polos

dominantes de nuestro sistema y observar si cumple o no con

nuestras especificaciones de diseño.

Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de

control por realimentación que calcula la desviación o error entre un

valor medido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una

acción correctora que ajuste el proceso.

Señal de salida: es la variable que se desea controlar.

Señal de referencia: es el valor que se desea a la salida.

Error: es la diferencia entre la referencia y salida.

Señal de control: es la señal que produce el controlador pueda

eliminar el error.

Planta: es el elemento físico que se desea controlar. Planta puede

ser: un motor, un horno, un sistema de disparo, un sistema de

navegación, un tanque de combustible, etc.

PID no interactuante o ideal.

PID interactuante o serie.

PID paralelo.

PID industrial.

a) Columna de destilación.

El control PID es muy usado en la industria, se usa en un caso

práctico analizando someramente el problema de control de una

columna de destilación.

b) PLCs (Controladores de Lógica Programable).

Los PLCs son una forma muy habitual de implementar

controladores PID en la industria. Un PLC es, en pocas palabras,

una PC dedicada con puertos de entrada y salida para comunicarse

con el proceso a controlar. primer PLC comercial, el MODICON

084.

El diseño del controlador es obtenido a partir de la obtención de T

y L los cuales nos ayudan mas adelante para calcular todos valores

de resistencias y capacitores para nuestro PID.

Las figuras mostradas a continuación presentan primeramente el

alambrado de la planta esto para observar el correcto

funcionamiento, una ves observado que funciona de manera

correcta se une al controlador PID y al restador.

La siguiente imagen muestra la manera en la que funciona nuestra

PID, simulado con la ayuda de software Livewire.

El sistema de control mostrado a continuación tiene una respuesta

de salida igual a la esperada por lo tanta el PID que da validado.

Como se puede observar a continuación

[1] Ogata, Katsuhiko (1998). Ingeniería de Control Moderna.

Tercera Edición. Prentice-Hall hispanoamericana, S.A.

[2] Franklin, Gene. Powell, David. Emami-Naeine, Abbas (1991).

Control de Sistemas Dinámicos con Retroalimentación. Addison-

Wesley Iberoamericana.

[3] poloestable.wordpress.com/2009/11/02/origenes-del-pid