diseño de control de velocidad de un servomecanismo autor: pedro blanquer jaraiz directores de...
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Diseño de control de velocidad de un servomecanismo
Autor: Pedro Blanquer Jaraiz
Directores de proyecto:
Ramón Rodríguez Pecharromán
Juan Luis Zamora Macho
Índice de la presentación:
• Introducción
• Objetivos del proyecto
• Modelado del servomecanismo de velocidad
• Diseño del control del servomecanismo de velocidad
• Implantación de los controles diseñados
Servo
(Únicamente se controla la velocidad)
Encoder incremental
Dinamo Motor Encoder absoluto
Reductora
Control Gain-Scheduling
• Descripción:– Aplicar una misma
topología para todos los puntos de operación
– Cambiar los parámetros del control según el punto de funcionamiento
• Ventajas:– Tener un control
óptimo para cada P.O.
– Tratar las no linealidades
• Problemas– Obtención del modelo
– Transición de los controles
Resumen del modelado
• Sistema no lineal:– P. O. Velocidad
– P. O. Par
– Sentido de aceleración• Subida
• Bajada
• A alta velocidad se observa bastante ruido
VEL\PAR 0% 30% 60% 90%
0%
25%
50%
75%
100% X2
Tabla de parámetros
Controles diseñados
• Control Gain-Scheduling– Control proporcional– Control proporcional-Integral
• Características de los controles– Variables de auxiliares
• P. O. Velocidad
• P. O. Par resistente
• Sentido de aceleración
Control proporcional• Control diseñado por programación de ganancia
– Margen de fase de 55º
In1
Out
1
sentido2
Zero-OrderHold
Vel
REFERENCIA
Par
Mando
Velocidad
Planta
0
PAR
Par
error
Velocidad
sentido
mando
K aplicada
P
Comparación de controles proporcionales
• Simulaciones realizadas:– Control Gain-Scheduling
– Controles fijos• Kmax=15
• Kmed=10
• Kmin=6
Comparación de controles proporcionales
0.98 0.99 1 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.070
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 REFERENCIA KMAX = 15 KMED = 11 KMIN = 5.8 GAIN-SCHEDULING
0% de velocidad
Comparación de controles proporcionales
0.99 1 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09
48
50
52
54
56
58
60
62 REFERENCIA KMAX = 15 KMED = 11 KMIN = 5.8 GAIN-SCHEDULING
50% de velocidad
Comparación de controles proporcionales
0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2
95
100
105
110
REFERENCIA KMAX = 15 KMED = 11 KMIN = 5.8 GAIN-SCHEDULING
100% de velocidad
Control Proporcional-Integral
• Diseñado mediante el método PP (Pecharromán-Pagola) – Desarrollado en la tesis de Ramón Rodríguez Pecharromán– Control Óptimo
Topología
VELOCIDAD
1
MANDO
1/TI
K
T(z+1)
2(z-1)
INTEGRAL
B
1
REFERENCIA
Problemas del Control
• Problemas causados por el cambio de los parámetros– Lazo con realimentación positiva
– Saltos en el mando integral
• Efecto:– Inestabilidad en el sistema
5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
• Añadir un offset a la integral– K– b– Ti
• Tomar las variables auxiliares de la referencia
• Interpolar los parámetros de control6.5 7 7.5 8 8.5 9
50
55
60
65
70
75
80
85
Resolución del problema
• Introducción
• Objetivos del proyecto
• Modelado del servomecanismo de velocidad
• Diseño del control del servomecanismo de velocidad
• Implantación de los controles diseñados
Implantación del C. proporcional
• Pequeños ajustes en el parámetro del control
• Toma de las variables de control desde la referencia
Ensayos C. Proporcional
0 5 10 15 20 25-20
0
20
40
60
80
100Referencia GainschedulingKmed=10 Kmin=6 Kmax=15
Ensayo C. proporcional
Ensayos C. Proporcional
1 1.05 1.1 1.15
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14 Referencia Gain-SchedulingKmed=10 Kmin=6 Kmax=15
0% Velocidad
Ensayos C. Proporcional
50% Velocidad
6 6.05 6.1 6.15 6.2 6.25 6.344
46
48
50
52
54
56
58
60
62
64 Referencia Gain-SchedulingKmed=10 Kmin=6 Kmax=15
Ensayos C. Proporcional
100% Velocidad
9.7 9.8 9.9 10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6
84
86
88
90
92
94
96
98
100
102
Referencia Gain-SchedulingKmed=10 Kmin=6 Kmax=15
Implantación del control PI
• Cambiar los parámetros del control– En el escalón de subida – En el escalón de bajada
• Problemas de estabilidad
• Sistema antiwindup
Ensayos control PI
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100REFERENCIAVELOCIDAD
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100REFERENCIAVELOCIDAD