8/10/2019 Usando El Kit de Herramientas de LabVIEW Control PID Con El LabVIEW Control Design y El Mdulo de Simulacin

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Usando el kit de herramientas de LabVIEW Control PID con elLabVIEW Control Design y el Mdulo de Simulacin

Fecha de publicacin: 04 de septiembre 2009 | 14 Calificaciones | 4,29Fuera de 5 | PDF

Visin de conjunto

Derivada Integral Proporcional (PID) es uno de los algoritmos de control ms comnmente usados debido a sufacilidad de uso y un conocimiento mnimo requerido del sistema o de la planta a controlar. NationalInstruments ofrece algoritmos listos para correr, avanzadas de control (PID) con el kit de herramientas decontrol PID NI LabVIEW. Combinado con el diseo y simulacin Mdulo LabVIEW Control, Control ToolkitLabVIEW PID puede ayudar a simular y ajustar sus controladores PID sin implementar en sistemas del mundoreal, evitando as posibles problemas como la inestabilidad durante el desarrollo de aplicaciones. En estetutorial, aprender a utilizar el kit de herramientas de LabVIEW PID Control con el diseo y simulacin delmdulo de control de LabVIEW y el diseo de las ganancias de PID para el controlador de posicin de unmotor de corriente continua en un sistema en tiempo real.

Tabla de contenido

1. Modelado Motor DC

2. Afinar la simulacin

3. Ajuste PID

4. Conclusin

1. DC modelado Motor

En este tutorial, vamos a disear el controlador de velocidad para un motor de corriente continua. En aras dela simplicidad considerar una funcin de transferencia bsico para un motor de corriente continua donde seconsideran los efectos tales como la friccin y perturbaciones:

Donde

(s) es la velocidad angular (rad / seg)

V (s) se aplica voltaje (V)

J es la inercia del rotor (9.64E-6)

R es la resistencia del rotor (3.3 )

K es la constante de par (0,028 Nm \ A)

L es la inductancia (4.64E-3 H)

B es la constante de par de friccin (1.8E-6 Nms)

Si reemplaza los valores numricos, se obtiene la siguiente funcin de transferencia:

Su objetivo es implementar un algoritmo PID que se va a ejecutar en un controlador en tiempo real con unatasa de bucle de 1.000 Hz (0,001 segundo perodo).

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Comience abriendo el entorno de desarrollo de LabVIEW y navegando hasta el Diagrama de Bloques. En laPaleta de Funciones, seleccione Diseo de Control y en simulacin> en simulacin> Control y simulacinLoop continuacin, haga clic y arrastre para el tamao y crear un bucle de control y simulacin.

Figura 1. Crear un bucle de control y simulacin.

Una vez ms en la simulacin subpaleta, seleccione Sistemas lineales continuos y haga clic una vez enla funcin de transferencia y una vez dentro del bucle de control y simulacin que ha creadoanteriormente. Esto coloca un bloque de funcin de transferencia en el interior del bucle de control ysimulacin. Ahora haga doble clic en el bloque de funcin de transferencia para introducir los parmetros de lafuncin de transferencia.

Figura 2. Seleccione una funcin de transferencia.

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Figura Parmetros de la funcin de transferencia 3. Entrada.

Ahora aplicar el algoritmo PID. En la paleta de funciones, seleccione el Diseo y en simulacin de control>PID subpaleta y arrastrar y soltar el PID.vien el lazo de control y simulacin. Debido a que el algoritmo PID seva a ejecutar en un sistema operativo basado en tiempo real con una tasa fija de bucle, haga clic enel PID.viy seleccione SubVI Node Setup .... para abrir una ventana de dilogo de configuracin. Puede utilizaresta ventana para configurar el bucle de simulacin para manejar el tiempo con este VI particular.Supongaque el controlador va a correr a una velocidad de lazo 1000 Hz, as que seleccione discreta con un valor delperodo de 0,001 segundos.

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Figura 3. Configuracin PID subVI para medir el tiempo en el interior del bucle de control y simulacin.

La "D" que aparece en la PID VI indica que est siendo manejado como un sistema discreto.

Ejecute el cursor sobre el PID VI hasta que est en la parte superior de la ganancias PID Terminal (puedeescribir CTRL + H Mostrar ayuda si no puedes encontrarlo). Haga clic derecho y seleccione Create->Control . Esto crea un control en el panel frontal que se puede utilizar para cambiar las ganancias PID deforma interactiva. Por ltimo, haga clic en el dt (s) terminal y crear una constante.Este debe ser el mismo queel perodo digital que cre anteriormente, 0,001 segundos.

Para crear una seal de entrada, utilizar una seal de paso. De Diseo de Control y en simulacin> ensimulacin> Generacin de la seal , seleccione Paso de seal y soltarlo en el bucle de simulacin. Deja losparmetros que se configuran de forma predeterminada.

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Figura 4. Crea una seal de entrada con una seal de paso.

Ahora crear los componentes necesarios para ver los resultados de la simulacin. Primero haz la entrada(Paso de seal) con la salida de la funcin de transferencia del motor en un Build Array nodo, que se puedeencontrar en el PROGRAMACION-> Arrayssubpaleta. Reunir estas seales y trazar en un grfico en el panelfrontal. Para ello, seleccione Diseo de Control y en simulacin> en simulacin> Utilidades luego seleccionar ydesconectar Collector . En el panel frontal, crear un grfico XY para mostrar los resultados de lasimulacin. Conectar todas las seales, como se muestra en la Figura 5.

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Figura 5. Recoja las seales.

Si reorganiza los elementos del panel frontal y utilizar los valores por defecto, usted va a terminar con un

grfico similar a la Figura 6:

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[+] Ampliar imagenFigura 6. Ver los resultados de la simulacin grfica.

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2. afinar la simulacin

Utilice LabVIEW capacidades grficas nativas para mejorar la simulacin y ajustar las ganancias PID.

En primer lugar, el cambio de eje propiedades para tener una mejor vista de los resultados de lasimulacin. Haga clic derecho en la frontera de la Grfico XY y desactive la AutoScale X propiedad bajo el XEscala opcin

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Figura 7. Propiedades grfico.

Antes de realizar cambios al controlador PID, vamos a hacer la simulacin ms eficiente. Como se ve en laFigura 6 no hay necesidad para simular el defecto 10 segundos; la planta es lo suficientemente rpido paraque un tiempo de simulacin final de 2 segundos es suficiente. Ahora modifique los parmetros de simulacinhaciendo doble clic en el panel de configuracin de control y simulacin de bucle que se abre la ventana dedilogo Configurar parmetros de simulacin. Implementar los parmetros como se muestra en la Figura 8.

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Figura 8. Cambiar los parmetros de simulacin.

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3. Ajuste PID

Ahora puede ejecutar el VI continuamente y cambie las ganancias de PID hasta que est satisfecho con losresultados.

Un procedimiento tpico para sintonizar un controlador PID sera

1. Kc a 1 y Ti, Td a cero. Mantenga el aumento / disminucin Kc hasta que la respuesta tiene algo de exceso

2. Modificar Td para hacer el sistema ms rpido y compensar el exceso

3. Modificar Ti para eliminar cualquier error de estado estacionario en la respuesta al escaln

VerKnowledgeBase 4AD9N5P9: Un mtodo simple para Servo afinar motorpara obtener ms informacinsobre cmo ajustar un controlador PID.

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Figura 8. Resultados de la simulacin con Kc = 0,38, Ti = 0,00026, y Td = 0,0001.

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4. Conclusin

Ahora ya sabe cmo simular un controlador PID de base discreta con el comportamiento del sistema dinmicocontinuo de un motor de corriente continua. Puede aplicar esta tcnica a cualquier tipo de sistema hbridodonde se mezcla el comportamiento continuo y discreto. Uno de los beneficios del procedimiento mostrado esque el algoritmo de control que ha utilizado es exactamente el mismo que el que se usara en una aplicacinen tiempo real, y usted puede tomar ventaja de muchas de sus caractersticas, tales como de cuerda contraintegral.

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