regulaciÓn de velocidad en motores

7/30/2019 REGULACIN DE VELOCIDAD EN MOTORES

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REGULACIN DE VELOCIDAD EN MOTORES D.C.

Mara Nelly Olmos Serpa1

MSc. Jorge Duque Pardo2

1 Estudiante de pregrado de la facultad de ingeniera, Universidad tecnolgica de Bolvar2 Profesor de la facultad de ingeniera, Universidad tecnolgica de Bolvar

Grupo J

29 de Abril 2013

PRCTICA 1:CARACTERSTICA DE TORQUE Y PERFIL DE VELOCIDAD

1.1 MODELO DE UNASCENSOR

Modelo de simulacinEn lafigura 1.1, se muestra el modelo para simular un sistema de ascensor. El sistema de lazo cerrado,

bsicamente asegura que un generador de par ideal (Ganancia = 10, frecuencia de corte de 15 Hz)desarrolla el par motor TM correspondiente a la velocidad lineal de referencia VRef. Las entradas para lasimulacin son los valores de velocidad VRef y de la masa de la carga Mu.


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Figura 1.1- Modelo de sistema de ascensor

A partir de estefigura 1.1 , se hace la traduccin del modelo de simulacin en Simulink para los valoresde estado estacionario de v. En lafigura 1.2, se muestra el montaje realizado en Simulink.

Figura 1.2- Traduccin del modelo de sistema de ascensor a Simulink.

Se ajusta el tiempo de simulacin a 1s y se procede con la misma con el fin de comprobar que el valorresultante de TM es compatible con el valor calculado anteriormente.

1.4

v

9.81

g

10

0.01s+1

Transfer Fcn

0

TM

TL

0.1

R2

0.1

R1

0.1

R

Product

OmegaRef

100

Mv1

100

Mv

400

Mu

300

Mc1

300

Mc

0

Linear speed

12.5

K2

12.5

K1

12.5

K

0.1

Jp

JM

0.05

J

1

s

Integrator

Divide1

Divide

Add2

Add1

Add


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Figura 1.3- Resultado de TM del sistema de ascensor, para Mu=400 y v= 1.4.

Perfil de velocidad desde el workspaceSe ingresa el perfil de velocidad mostrado en la figura 1.6, desde el workspace, y se declara una matrizcomo la mostrada en la tabla 1.2.

Figura 1.6- Perfil de velocidad sistema de ascensor.

v =

0 03.0000 1.400010.0000 1.400015.0000 0

20.0000 023.0000 -1.400030.0000 -1.400035.0000 040.0000 0

Tabla 1.2 Matriz con puntos caractersticos del perfil

Posterior a que el bloque "From Workspace" interpole linealmente los datos entre los puntos dados. Eldiseo se modifica, como el que se muestra en la figura 1.7.

1.4

v

9.81

g

10

0.01s+1

Transfer Fcn

15.7

TM

TL

0.1

R2

0.1

R1

0.1

R

Product

OmegaRef

100

Mv1

100

Mv

400

Mu

300

Mc1

300

Mc

1.4

Linear speed

12.5

K2

12.5

K1

12.5

K

0.1

Jp

JM

0.05

J

1

s

Integrator

Divide1

Divide

Add2

Add1

Add


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Figura 1.7- Modelo en Simulink del perfil de velocidad sistema de ascensor.

En la figura 1.8, la figura 1.8.1, la figura 1.8.2, se muestran los resultados de vref, omegaM y TM,respectivamente, despus de realizar la simulacin y haber ajustado el tiempo de simulacin de 40 seg .

Figura 1.8- Resultado de simulacin del perfil de velocidad sistema de ascensor, (vref)

vRefomegaM

9.81

g

10

0.01s+1

Transfer Fcn

TM

TL

0.1

R2

0.1

R1

0.1

R

Product

OmegaRef

100

Mv1

100

Mv

400

Mu

300

Mc1

300

Mc

12.5

K2

12.5

K1

12.5

K

0.1

Jp

JM

0.05

J

1

s

Integrator

v

From

Workspace

Divide1

Divide

Add2

Add1

Add


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Figura 1.8.1- Resultado de simulacin del perfil de velocidad sistema de ascensor, (omegaM)

Figura 1.8.2- Resultado de simulacin del perfil de velocidad sistema de ascensor, (TM)

Estructuracin del modelo

Utilizando del comando "Edit/Create Subsystem", modifique el modelo del elevador como se muestra enlafigura 1.9 y de verifica el contenido de cada subsistema, se muestran en lafigura 1.9.1. Los cuales conmostrados en lafigura 1.10.


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Figura 1.9- Subsistemas del modelo del ascensor.

Figura 1.9.1- Subsistemas del modelo del ascensor, omegaRef, TR y JM, respectivamente

Figura 1.10- Resultados de simulacin de subsistemas del modelo del ascensor.

Posteriormente se cambian los subsistemas por funciones y se inicializa cada parmetro. El modelo queresulta se muestra en lafigura 1.10.1.

Luego de realiza la grfica de la evolucin del punto de operacin mecnico del motor (torque del motorvs velocidad angular de rotacin). El resultado se muestra en la figura 1.11. De igual forma se realiza lagrfica de torque y velocidad correspondiente al perfil de velocidad cuando el elevador ests vaco (Mu=0kg). En la misma grfica la evolucin del punto de trabajo para carga full y en vaco del elevador. Losresultados se aprecian en la figura 1.12.

vRef

In1Out1

omegaRef

omegaM

10

0.01s+1

Transfer Fcn

In1Out1

TR

TM

400

Mu

In1Out1

JM

1

s

Integrator

v

From

Workspace Divide

1

Out1

0.1

R2

OmegaRef

12.5

K2

1

In1

1

Out19.81

gTL

0.1

R

100

Mv

300

Mc

12.5

K

Add

1

In1 1

Out1

0.1

R1

Product100

Mv1

300

Mc1

12.5

K1

0.1

Jp

JM

0.05

J

Divide1

Add2

Add1

1

In1


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Figura 1.11-Torque del motor vs velocidad angular de rotacin

Figura 1.12-Torque y velocidad de elevador ests vaco y carga full

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 2000

5

10

15

20

25

30

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200-30

-20

-10

0

10

20

30


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Figura 1.13-Torque del motor vs velocidad angular de rotacin, disminuyendo Mc

Figura 1.14-Torque del motor vs velocidad angular de rotacin, aumentando Mc mayor que Mu.

En relacin con las restricciones de potencia del motor, el valor de Mc de 300 Kg del contrapeso, estbien seleccionado, pues como se aprecia en los resultados de simulacin se muestra que la velocidad se

mantiene constante.

A partir de la simulacin, y mediante la variacin del valor del contrapeso Mc, se observa elcomportamiento de las curvas de par/ velocidad. Si se disminuye el peso de Mc, se observa que el torqueaumenta, esto se aprecia en lafigura 1.13. Si el contrapeso Mc, es mayor que el peso del elevador, el torquees mucho menor, lo cual se aprecia en la figura 1.14, debido a que es necesario para mantener lavelocidad.

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 2000

10

20

30

40

50

60

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8


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1.2BRAZO DE UN ROBOT

En lafigura 2.1, se muestra el modelo para simular el brazo de un robot.

Figura 2.1- Diseo brazo de robot en Simulink.

teta

omega

Tf

1

s

Teta

TM

1

s

Omega

Motor working point

Mu

Tf

teta

TLfunc

Load Torque

u*R^2+Jm*K^2+Ja

J

K*60/(2*pi)

Gain2

1/K

Gain1

10000

Gain

P

From

Workspace1

omegaRef

From

Workspace 1/J


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Desde el "From Workspace" omegaRef y P son inicializados de acuerdo con el M.file init_Robot.m , luegoJ es calculado utilizando una "User Defined Function", despus el torque de friccin Tf es obtenido en elbloque "Coulombic and Viscous Friction" , posteriormente TL es calculado usando la funcin de matlab Embedded.

En lafigura 2.2 se muestran los resultados obtenidos luego de realizar la simulacin.

Figura 2.2 Resultados de simulacin

Figura 2.2.1 Resultados de simulacin teta

Figura 2.2.2 Resultados de simulacin omega


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Figura 2.2.3 Resultados de simulacin TM

Figura 2.3 rea de trabajo del motor

El resultado que se muestra en la figura 2.3, que es la evolucin del rea de trabajo de un motor, en

comparacin con la del motor RX620J PARVEX, nos damos cuenta que coinciden. Segn la hoja deespecificaciones mostrada en la figura 3.1, es evidente que el motor en simulacin tiene un torque igualal del motor RX620J PARVEX, el valor de este torque 0.5 N.m/A.


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Figura 3.1 Especificaciones del motor RX620J PARVEX

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