reporte

5/26/2018 Reporte

1/8

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERA EN MECNICA Y

CIENCIAS DE LA PRODUCCIN

REPORTE DE LABORATORIO

Hoja 1 de 8

FECHA:23/01/2012

RESUMEN:

Empleando el software Matlab-Simulink y con la herramienta Sisotool se procede a analizar elfuncionamiento de una planta tanque de agua. De acuerdo a la funcin de transferencia delsistema a obtener y las restricciones impuestas por el usuario se observar como cambia laseal de salida con respecto a la de entrada a travs del tiempo.

OBJETIVOS:

Desarrollar los Modelos en Matlab Simulink para el diseo del controlador del SistemaTanque de Agua.

Comprobar la funcionalidad del controlador del Sistema Tanque de Agua con cambios dela seal de referencia, Servocontrol.

MARCO TERICO:

SISTEMAS DE CONTROL

Un sistema de control es una conjunto de componentes que forman una configuracin paraproporcionar una respuesta deseada, Los componentes bsicos de todo sistema de control

son: Sensor, Transmisor, Controlador(P, I, D, PI, PD, PID etc.) y Elemento Final que puede seruna Vlvula de Control. Un sistema de control con retroalimentacin es aquel que buscamantener una relacin determinada de una variable del sistema con otra, comparando susfunciones y usando sus diferencias como medio de control. El concepto de retroalimentacines el principio fundamental para el analizar y disear sistemas de control.

El objetivo principal del control automtico de procesos es mantener la variable controlada enun valor determinado utilizando la variable manipulada a pesar de las perturbaciones.La funcin de transferencia de un sistema se define como la relacin entre la transformada deLaplace de la variable de salida y la transformada de Laplace de la variable de entrada.

Un sistema estable se define como aquel que tiene una respuesta limitada, es decir, si estandosujeto a una entrada o perturbacin limitada, su respuesta es de magnitud limitada.

REALIZADO POR

MARA JOS BASTIDAS RONQUILLO

JOSU MIGUEL GAVILANES TRIVIO

JAMIL ROBERTO SANGA CHAVARRA

GRUPO:

MATERIA SISTEMAS DE CONTROL 1

LABORATORIO LABORATORIO DE CONTROL AUTOMTICO PARALELO:

NOMBRE DE LA

PRCTICACONTROLADOR DE PLANTA TANQUE DE AGUA 1

5/26/2018 Reporte

2/8





Hoja 2 de 8

FECHA:23/01/2012

HERRAMIENTAS DIGITALES DE LA NI PARA CONTROL DE PROCESOS

La National Instruments nos presenta una amplia gama de dispositivos de acuerdo a losrequerimientos y necesidades de cada proceso. Adems de las diferentes clases de softwarecon las cuales dichos elementos trabajan.

Entre las clases de software que se pueden utilizar con cualquier dispositivo de la NI, tenemos:Labview, NI Lookout, NI Measurement Studio,

FIG.1 Software de Medicin Labview

Las opciones en cuanto a hardware de medicin son las sgtes: Dispositivos de medicin,Dispositivos Digitales de alta velocidad, DAQ la adquisicin de datos, Adquisicin y anlisis deseales dinmicas, Multmetros digitales, Contadores/Temporizadores, etc.

La NI tambin nos presenta hardware y software para los procesos en Tiempo Real(cuyasfunciones nos brindan completa flexibilidad y funcionabilidad), Control y Medicin del FieldPoint Industrial( para sistemas Distribuidos), Control y Conectividad de Instrumentos,Comunicacin Industrial.La tarjeta de Adquisicin de Datos PCI-6024E tiene 16 canales para entradas analgicas, 2canales para salidas analgicas, un conector de 68 pines y 8 lneas de I/O.

Para realizar la Configuracin del Hardware, se da doble clic en el icono Measurement &Automation del escritorio en Inicio, Programas, National Instruments, Measurement &

Automation donde aparece la pantalla Measurement & Automation Explorer En esta unidadse puede configurar tanto entradas como salidas analgicas y digitales. Hacemos clic en DataNeighborhood, Create New, Virtual Channel, Finish.Luego aparece una pantalla, donde se debe seleccionar el tipo de canal que se va a configurarya sea: I/O Analgica o Digital.

5/26/2018 Reporte

3/8





Hoja 3 de 8

FECHA:23/01/2012

Diagrama de Bloques del Proceso con el lazo de Retroalimentacin y el Control PI

DESCRIPCIN DEL BANCO DE PRUEBA:

5/26/2018 Reporte

4/8





Hoja 4 de 8

FECHA:23/01/2012

Consta de un tanque y un reservorio de vidrio, por medio de una bomba se succiona agua y laenva al tanque superior. El nivel del tanque es controlado con un sensor ultrasnico 873C. Lasseales captadas se comunican al equipo de Adquisicin de Datos para controlar el sistema

desde el software Matlab-Simulink.

La planta es un sistema de Tipo Cero, es decir, no tiene polos en el origen.La seal de entrada es del voltaje del motor, se tiene la siguiente relacin: 2V = 20cm (puntode operacin).El controlador Gc, debe seleccionarse de tal manera que cumpla con las restricciones del valordel error estable, el sobre-nivel porcentual y tiempo de estabilizacin.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS:

Compact Field Point Sensor de Nivel ultrasnico 873C

5/26/2018 Reporte

5/8





Hoja 5 de 8

FECHA:23/01/2012

Amplificadores Bomba de Agua Toolbox: Real-Time Windows Target

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Con la siguiente funcin de transferencia:

Se desea que el Error del Sistema sea 0% y que el Tiempo de Estabilizacin sea de 80 seg ySobre-nivel Porcentual sea menor o igual a 15.

Ingresar en Matlab la funcin de transferencia como sigue:>>f=ft([30.097),(428.94 1)]

Aplicar la herramienta de sisotool:>>sisotool(f)

Modificar la ventana de grficas para trabajar slo con la grfica de la Trayectoria de lasraces.

Para convertir el sistema de tipo cero a Tipo I, ingresar un polo en el origen, es decir seagrega un Integrador C, lo cual se puede hacer desde el cuadro de dialogo o en la grfica

de polos y ceros dando click derechoAdd Pole/ZeroIntegrator.

Luego, agregar un Cero en la grfica en -1 (en la ventana de comando) con el mismoprocedimiento.

Agregar las restricciones antes mencionadas dando click derecho en la grficaDesignRequirementsNew; aparece un pequeo cuadro de dilogo donde se debe escoger elTipo de Requerimiento de Diseo (Design Requierement Type), se selecciona PercentOvershoot que es Porcentaje de Sobrepaso y se ingresa el valor de 15, pues se pide que SP 15%. Lo mismo para el tiempo de estabilizacin, se escoge 80sec.

Con el cursor en forma de mano se traslada el Cero hasta que la lnea azul (trayectoria delas races) se intercepte con las rectas negras (restricciones).

En la ventana de la grfica, click en AnalysisRespond Step Command, para conocercomo responda la grfica a una entrada tipo escaln.

Si no se alcanzan los resultados requeridos, colocar un Pre-Filtro copiando el valor delReal Cero y colocarlo como valor de pre-Filtro.

5/26/2018 Reporte

6/8





Hoja 6 de 8

FECHA:23/01/2012

TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

Al ingresar las restricciones y colocar el Integrador y el Cero se obtuvieron los siguientesvalores: TS = 78.1 sec y SP% = 28.4%.

Con el pre-filtro se obtuvo: TS = 82.9 sec y SP% = 15.3%.Donde el Controlador es:

( )

Por lo tanto, ki=0.13015y kp=1.3015(kp es el controlador proporcional)

GRFICAS OBTENIDAS

CONTROLADORES PI

Grfica de la seal del controlador

Grfica de la seal de altura y la referencia

5/26/2018 Reporte

7/8





Hoja 7 de 8

FECHA:23/01/2012

CONTROLADOR PI CON PRE FILTRO

Grfica de la seal del controlador

Grfica de la seal de altura y la referencia

CONCLUSIONES

Se verific los valores del voltaje de salida del Controlador PI hacia la Vlvula deControl, de tal manera que si el valor medido no era el deseado o setpoint, el voltaje

de salida aumenta hasta cierto punto; a medida que el error es ms pequeo, esto esel valor medido se acerca al setpoint, el voltaje de salida empieza a decrecer, se

5/26/2018 Reporte

8/8





Hoja 8 de 8

FECHA:23/01/2012

empieza a cerrar la vlvula hasta que el voltaje llega a cero, la vlvula se cierratotalmente.

Se observ, mediante las grficas tanto el ingreso de informacin como salida de lamisma. El ingreso o adquisicin de Datos del Sensor de Nivel a la Tarjeta; como salida,del Control PI hacia la Vlvula de control.

El sistema utiliza una bomba tipo DC para llevar el lquido de una posicin baja a unaalta. Trabaja con 12 voltios y su presin se regula variando la frecuencia del voltaje quele llega con lo cual se evita que la misma se avere por cambios bruscos de voltaje.

Mediante las grficas se puede observar la que el controlador PI con pre filtro tienemenos oscilaciones y adems se tiene un menor porcentaje de sobre nivel. Pero existeuna desventaja que el tiempo de respuesta es relativamente ms alto por lo cual segana en precisin pero el sistema se vuelve ms lento en responder, por ende quedaen criterio del diseador elegir el adecuado ya que en algunos casos se requeriramayor rapidez y en otros casos mayor precisin.

RECOMENDACIONES

Cabe mencionar una recomendacin, es aconsejable utilizar circuitos de proteccintanto para las entradas como para las salidas para evitar daos a la misma.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS/ FUENTES DE INFORMACIN

Gua de la prctica en www.jdelpozo.espol.edu.ec

reporte

Documents