Resumen

Si bien las técnicas de control sobre sistemas lineales ya han sido probadas con suficiencia, en la práctica los sistemas son no lineales. Esto obliga a que se hagan ajustes en la sintonización de los controladores, para que sean útiles en una configuración experimental. Este artículo muestra el proceso de sintonización y reajuste de un control PID y un control basado en un modelo de referencia, los cuales actúan sobre un motor DC de imán permanente. Al final, se evalúa el desempeño de cada algoritmo y se dan recomendaciones.

Introducción

La implementación de un controlador PID no es un problema resuelto en su totalidad aún. A medida que se incrementa el grado de detalle en el análisis de cualquier problema, surge más complejidad de la que se espera; es así como hasta la sintonización de un controlador clásico para el ajuste de la velocidad de un motor DC requiere experticia, además del uso de herramientas matemáticas que en principio parecen no ser necesarias. En particular en este artículo, incluso desde cuando se identifica la ganancia del sensor, es notorio que el comportamiento del tacómetro dista de ser ideal; esa aparente dicotomía entre  la  simulación  y  la  implementación en tiempo real es el problema que se trata en él. Se presenta el diseño de dos controladores, en apariencia sencillos, y se demuestra que, aunque se requieren ajustes, el procedimiento de diseño que parte de una función de transferencia, tratamiento matemático y simulaciones es válido, pero solo como punto de partida en la selección de las ganancias del compensador real.

El motor DC es uno de los sistemas dinámicos más utilizados en la prueba de algoritmos de control debido a que su función de transferencia puede ser reducida a un sistema lineal de orden dos; por esto se ha convertido en el ejemplo obligado en los textos de control clásicos. Además es un dispositivo económico, tanto así que es popular en la generación de movimiento, rotacional o lineal; también en procesos más complejos, como en la robótica, la aviónica y la automatización de procesos en general, entre muchos más (Liu et ál., 2006; Serres et ál., 2007). Las razones ya expuestas sirven de motivación para trabajar con el motor DC de imán permanente, con el objetivo de verificar las virtudes de su utilización; sin embargo, no pueden despreciarse las alinealidades, como la  banda muerta, ganancias de avance y retroceso distintas, histéresis y saturación (Thirusakthimurugan y P. Dananjayan, 2007). Estas alinealidades restringen el uso de las constantes de sintonización de cualquier controlador, cuando estas son el resultado del diseño a partir de un modelo ideal.

En la literatura científica se encuentran aplicaciones de estrategias de control para el ajuste de la velocidad en DSP, FPGA, μc y PC (Tipsuwan, Sribye y Kamonsantiroj, 2007; Akkaya, Kulaksiz y Aydogdu, 2007; Gupta, Mukhopadhyay y Moi, 2005). Una de las razones por las cuales en este artículo se utiliza el PC es porque se espera que este desarrollo se utilice en la enseñanza del control, y el PC resulta adecuado para el almacenamiento, la manipulación y la visualización de información.

• Materias:Sistemas de control inteligente Motores eléctricos de corriente continua Automatización
• Subjects:Intelligent control systems Direct current motors Automation
• Palabras claves:Controlador PID; Control basado en un modelo de referencia; Motor DC; Identificación; Control en tiempo real
• Keywords:PID controller; Choice of overall transfer function; DC motor; Identification; Real-time workshop