DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA:

Una empresa multinacional reconocida dedicada a la fabricación de reproductores DVD y Blu-Ray montó un punto de fábrica en Colombia, cumpliendo con los estándares de calidad necesarios en la producción de dichos electrodomésticos. Sin embargo, desde hace un tiempo se han venido presentando problemas en el funcionamiento de los motores de corriente continua (DC) usados para implementar el mecanismo que hace girar los discos ópticos en los reproductores, ya que giran a velocidades diferentes a las establecidas por la empresa para el correcto funcionamiento de los reproductores o cambian constantemente de velocidad.

Para corregir este problema, la empresa ha decidido incorporar módulos controladores en las tarjetas principales de los reproductores. Por tal razón, ha decidido contratar a un grupo de estudiantes de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia para que diseñe un prototipo de controlador que permita mantener el motor DC girando a una velocidad constante para que la lectura del disco óptico sea óptima. Se debe garantizar igualmente un funcionamiento aceptable del controlador ante perturbaciones que se puedan presentar por fallas eléctricas o señales parásitas en el sistema.

La empresa solicita al grupo de estudiantes que se entregue la función de transferencia del controlador, con las respectivas simulaciones que demuestren que dicho controlador cumple con los parámetros del diseño propuesto, además del proceso de diseño detallado descriptiva y matemáticamente.

Según especificaciones técnicas de los motores, su función de transferencia es:

Como requisitos de diseño se necesita que la velocidad del motor una vez implementado el módulo no difiera en más del 20% del valor requerido; además, el motor debe estabilizarse en máximo 2 segundos y debido a que velocidades altas del eje del motor pueden dañarlo, se requiere un sobrepaso máximo del 10%. Además, por las características del reproductor, se necesita que el sistema en lazo cerrado tenga un coeficiente de amortiguamiento (ζ) de 0.6 a una frecuencia (ωn) de 4 rad/seg

Para resolver el problema, se ha dividido éste en tres etapas:

• En la etapa 1, se deberá analizar la dinámica del sistema, graficar el lugar geométrico de las raíces, determinar su estabilidad absoluta, controlabilidad y observabilidad.

• En la etapa 2, se deberá analizar la respuesta en frecuencia del sistema, diseñar el controlador que permita que el sistema cumpla con las especificaciones requeridas y simularlo para verificar los resultados.

• En la etapa 3, se elaborará un documento de presentación donde se resuma todo el proceso y se muestren los resultados obtenidos. De igual forma, se hará un video que describa todas las etapas del proceso como proyecto final del curso.

Además, se proponen dos actividades adicionales:

• Una actividad inicial que permita al estudiante identificar claramente los contenidos, propósitos y competencias a desarrollar en el periodo académico.

• Un componente práctico que se deberá desarrollar de manera individual. Cada estudiante debe descargar la guía de dicho componente, la cual encontrará en el entorno de aprendizaje práctico, y realizarla en cada centro con orientación del docente de laboratorio encargado, quien reportará el puntaje obtenido por el estudiante al director de curso. Si se realiza en forma independiente, se entrega al tutor virtual del curso.

Temáticas a desarrollar:

Se revisarán los contenidos y las referencias dispuestas en el entorno de conocimiento para cada una de las unidades del curso.