Control de velocidad de un servomecanismo

Abstract

En este proyecto se han desarrollado controles adaptativos proporcional y proporcional integral por programación de ganancia (gain-scheduling). Se ha optado por la adaptación del control porque al realizar el modelado (capítulo 1) se ha comprobado que el servomecanismo de velocidad no era lineal al cambiar el punto de operación. Por ello se ha decidido realizar un control por programación de ganancia en aquellas variables que determinan los cambios en la característica de la planta. Las no linealidades del motor se han detectado: en el punto de operación de la velocidad, en el punto de operación del par (par resistente del dinamo), y en el sentido de aceleración (acelerar o frenar). Los problemas que se han encontrado son: 1. Modelado: Ha sido necesario modelar el sistema en múltiples puntos de operación. 2. Cambio de los parámetros del control: cuando se cambian los parámetros del control se producen transitorios, que en ocasiones llevan a inestabilidades. Este problema se aparecía al aplicar el control proporcional integral. 3. Lazo con realimentación positiva: se producen situaciones donde hay un lazo con realimentación positiva que puede llegar a causar inestabilidad en el sistema. 4. Problemas de aliasing: se muestrea con una :frecuencia de 2KHz. En la señal de salida, es decir, en la velocidad se podía observar en un osciloscopio que había una frecuencia de unos 300 Khz. Esta frecuencia pasaba a la banda base a una frecuencia de aproximada de 65Hz, frecuencia que está incluida en el Pedro Blanquer Jaraiz RESUMEN ancho de banda para controles rápidos. Este problema ha hecho reducir la efectividad de los controles proporcional y proporcional integral. Control Proporcional: 4 Tras el diseño del control proporcional se observó que en ciertas zonas de funcionamiento el sistema era inestable. Estas zonas eran donde se producía el cambio de parámetro. El sistema era inestable porque cambiaba de parámetro y había un lazo con realimentación positiva. Se solucionó por medio de: 1. Tomando como señal auxiliar del controlgain-scheduling desde la referencia, se evita utilizar la medida de velocidad que contiene excesivo ruido y produce cierta inestabilidad. 2. Interpolando los parámetros del control para cualquier punto de operación. Se reduce la ganancia del lazo con realimentación positiva. Para más detalles véase el capítulo 2 (control proporcional), donde se explica en profundidad las soluciones propuestas y los inconvenientes que presentan. Control Proporcional Integral: El fundamental problema que se observa en el control proporcional integral es el cambio de los parámetros. A diferencia del control proporcional, el control proporcional integral tiene memoria (la integral acumulada), por lo que si se cambian el parámetro que multiplica a la integral se produce un cambio brusco en el mando integral, lo cual resulta problemático. Para solucionar este problema se ha añadido un offset a la integral que actúa añadiendo un valor que se actualiza cada vez que se produce algún cambio en los parámetros del control (K, by K/Ti). Hay que tener en cuenta los tres parámetros porque es un control proporcional integral con ponderación de la referencia. Además se han aplicado las mismas soluciones del control proporcional Para más información véase el capítulo 3 (control proporcional integral).