Control AutomáticoAplicaciones de LabVIEW

Ing. Eduardo Interiano

AgendaIntroducciónAplicaciones

Obtención de modelos Diseño y simulación de compensadores y reguladoresControl de plantas

Ejemplos de modelado empírico y de control de plantasResumen

IntroducciónSe presentan algunas de las aplicaciones desarrolladas con LabVIEW dentro de los cursos de Control Automático en la Escuela de Ingeniería Electrónica del Instituto Tecnológico de Costa Rica

AplicacionesObtención empírica de modelos

Diseño y simulación de compensadores y reguladores

Control de varios tipos de plantas

Obtención de modelos

ζ, ωn, τ, tr

DescripciónInstrumentos virtuales que permiten estimular un sistema con una señal de prueba y obtener de forma gráfica la respuestaLos cursores ajustables permiten medir diferentes parámetros de la respuesta para calcular el modeloSe utilizan cFP o tarjetas PCI dependiendo de la velocidad del sistemaζ, ωn

VentajasPara algunas plantas es mucho más rápido un modelado empírico que uno analítico, o el modelado analítico es demasiado engorrosoEs posible obtener un modelo empírico para compararlo con el modelo analíticoEl estudiante puede en corto tiempo llegar a obtener el modelo empírico para diferentes tipos de sistemas

ζ, ωn

Diseño y simulación de compensadores y reguladores

MP, tS, tr

z0, z1, p0, p1

-

+

DescripciónCalcula los valores adecuados, para el compensador escogido, a partir de requisitos en el dominio del tiempo y de la planta dadaEs posible simular la planta junto con el compensador calculadoSe puede colocar varios compensadores en serie para compensar características dinámicas o estáticas

MP, tS, tr z0, p0

-+

VentajasEs de manejo gráficoReduce el tiempo de cálculoPermite observar de forma inmediata el efecto del compensador sobre la plantaFacilita a los estudiantes la comprensión de los conceptos y efectos de los diferentes tipos de controladores

MP, tS, tr z0, p0

-+

Control de plantas

R(z) Y(z)E(z) M(z)

G1(s))(zH

-

+G1(s) G1(s)G1(s))(zK )(sGZOH

DescripciónIncorpora un cFP en un módulo didáctico de montaje fácil y con protecciones externasPermite el acceso local o remoto para realizar laboratorios realesUtiliza un navegador de Internet para la conexiónEstá actualmente en desarrolloY(z)

H(z)-+

K(zK(z)) G(z)ZOHR(z)

VentajasSe simplifica la labor de controlar una planta dada, ya que se puede modificar los parámetros del control y observar los resultados de forma inmediataEl estudiante puede probar diferentes tipos o variantes del controlEl estudiante puede verificar de forma rápida el funcionamiento en la planta de los compensadores calculados por otros mediosPodrá ser accedido de forma remota 7x24Y(z)

H(z)-+

K(zK(z)) G(z)ZOHR(z)

Ejemplos de modelado empírico y de control de plantas

Sistema térmico: incubadora

Sistema térmico de primer orden, lentoLa señal de prueba es un escalón cuya amplitud es ajustableLos cursores ajustables permiten medir amplitudes, tiempos y sus respectivas diferenciasLa potencia entregada al calefactor se varía por PWMEl calefactor trabaja a 127VAC por lo que requirió de una interfaz de 0-10V

Estructura del sistema térmico

TCP/IP

+LabVIEW

cFP2000

0-10V127VAC

Sistema electromecánico: motor-generador

El sistema utiliza un módulo 5130 de HPS SystemTechnik; pero puede ser adaptado a otros tiposUtiliza un modelo simplificado de primer orden para la plantaLa flexibilidad del sistema permite variar el tipo de control a realizar: control de velocidad constante con realimentación de velocidad, control de torqueconstante con realimentación de corriente o ambos

Estructura del sistema motor-generador

++

NI-PCI-6121

LabVIEW

hps 5130

Seguimiento de objetos: cámara con control de posición

La imagen obtenida por la cámara es procesada por un programa en C++ y las coordenadas del objeto se envían por un “socket” TCP/IPLa aplicación en LabView controla dos servos de posición que soportan la base de la cámara apuntándola al objeto a seguirEstá actualmente en desarrollo y el control es por el momento local en los servos

Estructura del sistema de seguimiento de objetos

TCP/IP

USB

+LabVIEW

cFP2000

C++

ResumenLabVIEW en conjunto con hardware de NI ha permitido el desarrollo de aplicaciones útiles para los cursos de Control AutomáticoLos sistemas desarrollados son sumamente flexibles ya que cambiando el programa se pueden obtener aplicaciones diferentes