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
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-
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.
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).
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
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.
Función de Transferencia del Motor Acoplado
Respuesta Transitoria del Motor Acoplado
Respuesta Harmónica del Motor Acoplado (Diagrama de Bode Magnitud-
Fase)
Respuesta Harmónica del Motor Acoplado (Diagrama de Niquist)
Respuesta Harmónica del Motor Acoplado (Diagrama de Nichols)
Respuesta Harmónica del Motor (Márgenes de Estabilidad)
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)
Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Diagramas de Bode
Magnitud-Fase)
Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Diagrama de Niquist)
Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Diagrama de Nichols)
Respuesta Harmónica del Sistema en Tiempo Discreto (Márgenes de
Estabilidad)
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.
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