Practica Control Design Equipo 10

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INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS PRACTICAS LABVIEW CONTROL DESIGN PROFESOR: DANIEL CRUZ CLEOFAS ALUMNOS: Carmona Vargas Alejandro Puente Harris Aaron Humberto GRUPO: 9CV21 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD ZACATENCO

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INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS

PRACTICAS LABVIEW CONTROL DESIGN

PROFESOR:

DANIEL CRUZ CLEOFAS

ALUMNOS:

Carmona Vargas Alejandro

Puente Harris Aaron Humberto

GRUPO: 9CV21

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

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OBJETIVOS

Se realizaran tres prácticas con el objetivo de poder identificar el funcionamiento

de Labview.

Primera práctica:

Identificación de Sistema en el cual se utilizara un sistema a bloques del System

Identification Toolkit para hacer la identificación para métrica de un motor de DC.

Segunda práctica:

Análisis de Sistemas Continuos con el que se pretende analizar sistemas de

control continuos definidos matemáticamente en el dominio de la frecuencia.

Tercera Práctica

Análisis de Sistemas Discretos con el que se pretende analizar sistemas de control

Discretos definidos matemáticamente en el dominio del Plano Z.

INTRODUCCION

La adquisición de datos es el proceso de toma de muestras señales de que el mundo real las condiciones físicas de medir y la conversión de las muestras resultantes en digital de los valores numéricos que pueden ser manipulados por un ordenador. Adquisición de sistemas de datos (abreviado con las siglas del DAS o DAQ) suelen convertir ondas analógicas en valores digitales para su procesamiento. Los componentes de los sistemas de adquisición de datos incluyen:

Los sensores que convierten los parámetros físicos en señales eléctricas. circuitos de acondicionamiento de señal para convertir las señales del

sensor en una forma que se puede convertir en valores digitales. convertidores de analógico a digital, que convierten las señales del sensor

condicionada a los valores digitales.

La adquisición de aplicaciones de datos son controlados por programas de software desarrollado usando una serie de fines generales lenguajes de programación tales como BASE , C , Fortran , Java , Lisp , Pascal . COMEDI es un código abierto del API (Application Program Interface) que utilizan las aplicaciones para acceder y controlar la adquisición de datos hardware. Usando COMEDI permite los mismos programas para ejecutarse en diferentes sistemas operativos, como Linux y Windows.

DAQ hardware es lo que generalmente las interfaces entre la señal y un PC. Podría ser en forma de módulos que se pueden conectar a la computadora de los puertos ( paralelo , serial , USB , etc) o las tarjetas conectadas a las ranuras (S-

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100 de autobús , AppleBus, ISA, MCA , PCI, PCI-E, etc .) en el tablero de la madre. Por lo general, el espacio en el reverso de una tarjeta PCI es demasiado pequeño para todas las conexiones necesarias, por lo que un externo caja de conexiones es necesario. El cable entre la caja y el PC puede ser costoso debido a los cables de muchos, y la necesaria protección.

Tarjetas DAQ a menudo contienen varios componentes (multiplexor, ADC, DAC, TTL de E / S, temporizadores de alta velocidad, memoria RAM). Estos son accesibles a través de un autobús por un microcontrolador , que se puede ejecutar pequeños programas. Un controlador es más flexible que una lógica cableada, pero más barato que una CPU de modo que es bueno para bloquearlo con los lazos de votación simple. Por ejemplo: A la espera de un disparador, a partir de la ADC, buscando el tiempo, esperando a que el ADC para finalizar, mueva el valor en la memoria RAM, un multiplexor interruptor, obtener entradas TTL, vamos a proceder con CAD rampa de tensión. Muchas veces la lógica reconfigurable se utiliza para conseguir una elevada velocidad para tareas específicas y procesadores de señales digitales se utilizan después de que los datos han sido adquiridos para obtener algunos resultados. La conexión fija con el PC permite la cómoda de compilación y depuración . El uso de un cuerpo externo con un diseño modular con las ranuras de un autobús puede crecer con las necesidades del usuario.

Les equipo NI DAQ son una plataforma que puede conectar a miles a sensores e

instrumentación para adquirir, analizar y procesar señales y presentar resultados

gráficamente.

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PRACTICA 1. IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS

En este ejercicio aprenderemos a usar LabView para poder obtener una definición

matemática de nuestro sistema de demostración. Usaremos los bloques del

System Identification Toolkit para hacer la identificación paramétrica de un motor

de DC. La base de la identificación paramétrica de cualquier sistema es comparar

las características de entrada (o excitación) de la planta con su característica de

salida (o respuesta).

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El sistema consta principalmente de dos motores de corriente directa de 12v los

cuales están acoplados mecánicamente. El primer motor de la parte posterior lo

tomaremos como la planta del sistema y el segundo motor lo usaremos como

sensor (generador de voltaje). La idea es alimentar la planta y verificar su

respuesta mediante el voltaje generado en el segundo motor.

La primer parte del ejercicio consta en generar una señal de excitación aleatoria

para nuestra planta.

Una vez generada la señal de excitación, la mandaremos por la salida analógica

A0 de la tarjeta de adquisición de datos USB.

Posteriormente, realizaremos la adquisición de datos de esa señal de excitación y

de la respuesta que sensa el segundo motor acoplado. Una vez que adquirimos

estas señales, pasaremos a usar los bloques Express del System Identification

Toolkit de LabView para hacer la identificación paramétrica.

Finalmente, usando los bloques del Control Design Toolkit de LabView crearemos

la representación de estado y función de transferencia de nuestra planta.

Diagrama a Bloques Para la Obtención del modelo del motor Acoplado

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Panel Frontal para la Obtención del Modelo del Motor Acoplado

PRACTICA 2. ANALISIS DE SISTEMAS CONTINUOS

En este ejercicio aprenderemos a analizar sistemas de control continuos definidos

matemáticamente en el dominio de la frecuencia. Una vez que tenemos definido

un sistema (polos, ceros y ganancias) podemos usar el Control Design Toolkit de

LabView para hacer análisis de respuesta transitoria, estacionaria y harmónica.

Usaremos una interfaz grafica muy poderosa desarrollada en LabView y que sirve

como ejemplo de lo que podríamos llegar a desarrollar en este lenguaje de

programación con la cual podemos agregar definiciones modelos así como

importar con esta interfaz el modelo que guardamos de nuestra planta en el

ejercicio anterior.

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Función de Transferencia del Motor Acoplado

Respuesta Transitoria del Motor Acoplado

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Respuesta Harmónica del Motor Acoplado (Diagrama de Bode Magnitud-

Fase)

Respuesta Harmónica del Motor Acoplado (Diagrama de Niquist)

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Respuesta Harmónica del Motor Acoplado (Diagrama de Nichols)

Respuesta Harmónica del Motor (Márgenes de Estabilidad)

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PRACTICA 3. ANALISIS DE SISTEMAS DISCRETOS

En este ejercicio aprenderemos a analizar sistemas de control discretos definidos

matemáticamente en el dominio de la variable z. En realidad no hay diferencia

entre este ejercicio y el ejercicio anterior. La única especificación que cambia en

todos los casos es que hay que definir el tiempo de muestreo de la función de

transferencia que estamos utilizando.

Obtención del Modelo en Tiempo Discreto (Tiempo de Muestreo 10

segundos)

Respuesta Transitoria del Motor Acoplado (Análisis en Sistema Discreto)

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Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Diagramas de Bode

Magnitud-Fase)

Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Diagrama de Niquist)

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Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Diagrama de Nichols)

Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Márgenes de

Estabilidad)

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CONCLUSIONES

PRACTICA 1. IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS

En este ejercicio aprendimos a usar LabView para poder obtener una definición

matemática de nuestro sistema de demostración. Usamos los bloques del System

Identification Toolkit para hacer la identificación paramétrica de un motor de DC.

La base de la identificación paramétrica de cualquier sistema es comparar las

características de entrada (o excitación) de la planta con su característica de

salida (o respuesta).

PRACTICA 2. ANALISIS DE SISTEMAS CONTINUOS

En este ejercicio aprendimos a analizar sistemas de control continuos definidos

matemáticamente en el dominio de la frecuencia. Una vez que tuvimos definido el

sistema (polos, ceros y ganancias) pudimos usar el Control Design Toolkit de

LabView para hacer análisis de respuesta transitoria, estacionaria y harmónica.

Usamos una interfaz grafica muy poderosa desarrollada en LabView y que sirve

como ejemplo de lo que podríamos llegar a desarrollar en este lenguaje de

programación con la cual podemos agregar definiciones modelos así como

importar con esta interfaz el modelo que guardamos de nuestra planta en el

ejercicio anterior.

PRACTICA 3. ANALISIS DE SISTEMAS DISCRETOS

En este ejercicio aprendimos a analizar sistemas de control discretos definidos

matemáticamente en el dominio de la variable z. En realidad no hay diferencia

entre este ejercicio y el ejercicio anterior. La única especificación que cambia en

todos los casos es que hay que definir el tiempo de muestreo de la función de

transferencia que estamos utilizando.