Final 5 Solo Falta Daniel
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Controladores PI,PD y PID-Circuito Doble Integrador Diaz Neyra Max Andy [email protected] Urcia ParedesDaniel [email protected] Escobar Erwin [email protected] Cordova Noriga Marcos [email protected] Resumen-El presente documento tiene como finalidad mostrar todos los datos, observaciones y conclusiones sobre los diferentes circuitos diseñados con OPAMPs; que del tipo controlador como bien dice el titulo, del experimento realizado durante el ciclo 2015-2. I. OBJETIVOS Diseñar controladores PI, PD y PID, usando amplificadores operaciones de propósito generares. Análisis de las acciones de control PI, PD y PID. Simulación e implementación de los mismos. II. DATOS OBTENIDOS Los datos obtenidos se anotaron en las siguientes tablas de la guía: Figura 1. Primera cara de la hoja de datos
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Controladores PI,PD y PID-Circuito Doble Integrador
Diaz Neyra Max [email protected]
Urcia [email protected]
Escobar [email protected]
Cordova Noriga [email protected]
Resumen-El presente documento tiene como finalidad mostrar todos los datos, observaciones y conclusiones sobre los diferentes circuitos diseñados con OPAMPs; que del tipo controlador como bien dice el titulo, del experimento realizado durante el ciclo 2015-2. I. OBJETIVOS Diseñar controladores PI, PD y PID, usando
amplificadores operaciones de propósito generares.
Análisis de las acciones de control PI, PD y PID.
Simulación e implementación de los mismos.
II. DATOS OBTENIDOSLos datos obtenidos se anotaron en las siguientes tablas de la guía:
Figura 1. Primera cara de la hoja de datos
Figura 2. Segunda cara de la hoja de datos
III. RESPUESTA A LAS PREGUNTAS
1. En función de sus datos experimentales construya los diagramas de Bode de los circuitos implementados. Indique claramente la ganancia a frecuencia medias y las frecuencias de corte. Haga un análisis de curvas obtenidas.
2. ¿Que condensador define la frecuencia de corte inferior? ¿y la superior? Explique claramente.
Para el controlador PI:
Para el controlador PD:
Para el controlador PID:
3. Para cada circuito, compare los datos practicos con los datos obetnidos matemáticamente para las frecuencias de corte. Comente resultados y justifique las diferencias mayores al 10%.
4. Anote sus observaciones sobre las formas de onda obtenidas a la salida de los controladores PI, PD y PID.
Circuito Controlador Proporcional-Integral.-
Onda senoidal PID
Onda cuadrada PI
5. Explique, ¿Cuál es el efecto de agregar controladores PI, PD o PID a un sistema?
El efecto de un controlador PI es reducir el error de estado estable a cero y aumentar el tiempo de subidaEl efecto de un controlador PD es acelerar el sistema sin tener un sobrepico muy grande.
El efecto de un controlador PID es acelerar el sistema sin tener sobrepicos muy marcados, además de reducir el error de estado estable a cero.Debido a que casi todos los controladores PID se ajustan en el sitio, en la literatura se han propuesto muchos tipos diferentes de reglas de sintonización, que permiten llevar a cabo una sintonización delicada y fina de los controladores PID en el sitio. Asimismo, se han desarrollado métodos automáticos de sintonización y algunos de los controladores PID poseen capacidad de sintonización automática en línea. Actualmente se usan en la industria formas modificadas del control PID, tales como el control I-PD y el control PID con dos grados de libertad. Es posible obtener muchos métodos prácticos para una conmutación sin choque (desde la operación manual hasta laoperación automática) y una programación del aumento.
La utilidad de los controles PID se cimienta en que se aplican en forma casi general a la mayoría de los sistemas de control. En el campo de los sistemas para control de procesos, es un hecho bien conocido que los esquemas de control PID básicos y modificados han demostrado su utilidad para aportar un control satisfactorio, aunque tal vez no aporten un control óptimo en muchas situaciones específicas.
6. Con respecto al circuito doble integrador anote las observaciones sobre las formas de onda obtenida. ¿ la salida del primer integrador era una rampa pura? ¿ Por que? ¿la salida del doble integrador era una parábola? ¿Por qué?
7. ¿Cuál es la finalidad del circuito de sincronismo? ¿Cómo lo implemento?
8. Anote sus observaciones y comentarios referentes a la implementación de los circuitos.
La principal dificultad presentada en los circuitos es en lograr hallar la forma adecuada esperada en la salida a frecuencias elevada. La onda se deformaba notablemente debido a que el opamp usado(741), no opera adecuadamente a frecuencias mayores de 1Khz, esto es debido al slew rate del opamp.
Un controlador PID es básicamente un controlador de hasta segundo orden,
.
conteniendo un integrador. El término básico es el término proporcional, P, que genera una actuación de control correctivo proporcional al error. El término integral, I, genera una corrección proporcional a la integral del error
Esto nos asegura que si aplicamos un esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El término derivativo, D, genera una acción de control proporcional al cambio de rango del error. Esto tiende a tener un efecto estabilizador pero por lo general genera actuaciones de control grandes.
9. Haga un resumen didáctico de las conclusiones a las que usted llego durante el procedimiento.( indíquelas claramente para cada circuito)
10. Indique las principales aplicaciones de un controlador PID en la industria.
El controlador PID es muy sencillo y económico de realizar, es por ello que cuando necesitemos usar algún controlador, siempre tenemos que pensar en hacerlo con un controlador PID.
11. Simule todo el procedimiento experimental en electronics workbench. Muestre graficas e indique que concluyo observándolas.
PD:
Entrada senoidal: 2Vp, 1KHz
Se observa un desfase entre Vin y Vout, aproximadamente de 0.0756us.
Entrada triangular: 2Vp, 1KHz.
PI:Entrada senoidal: 1Vp, 1Khz
Se observa un desfase entre la entrada y salid, aproximadamente de 147.826us.
Entrada cuadrada: 1Vp, 1Khz
PID:
Entrada triangular: 200Hz, 100mVp
Entrada senoidal: 200Hz, 100mVp
Observamos un desfase de 7.2504ms.
12. Usando el simulador de OrCAD Pspice, grafique las tres acciones de un controlador PID: la acción proporcional, integral y derivativa.
13. Usando MatLab, analice la respuesta al escalon en lazo abierto para el siguiente sistema:
G(s)=2.072
0.0288 s2+0.0117 s+4.2915
14. Analice la respuesta al escalon en lazo cerrado agregando un controlador PID:
Gc (s )=2∗(1+ 1
0.1∗10−3 s )
15. Halle los parámetros del circuito controlador PID que usted implemento usando amplificadores proporcionales.
REFERENCIAS[1] Albert Paul Malvino, Principios de Electrónica, 6ta edición, Madrid, España, ed. McGraw-Hill/Interamericana de España, 2000. [2] Floyd , Dispositivos electrónicos, 8tva edición.
