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03/06/2013 1 DISEÑO DE CONTROLADORES DIGITALES Existen dos formas generales de diseñar el control de sistemas en tiempo discreto: I n d i r e c t o : consiste en diseñar el controlador digital en el dominio de tiempo continuo, utilizando las técnicas analógicas y luego transformando el resultado del dominio continuo al dominio discreto. D i r e c t o : se diseña el controlador digital en el dominio discreto directamente, utilizando una función de transferencia del proceso a controlar. Se utilizan técnicas de diseño en el dominio .

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03/06/2013

1

DISEÑO DE

CONTROLADORES DIGITALES

Existen dos formas generales de diseñar el control de sistemas en tiempo discreto:

Indirecto: consiste en diseñar el controlador digital en el dominio de tiempo continuo, utilizando las técnicas analógicas y luego transformando el resultado del dominio continuo al dominio discreto.

Directo: se diseña el controlador digital en el dominio discreto directamente, utilizando una función de transferencia del proceso a controlar. Se utilizan técnicas de diseño en el dominio .

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2

La estrategia de diseño es definir las características de la respuesta del sistema en el tiempo o en frecuencia; como el sobre paso máximo, el tiempo de asentamiento, el tiempo de levantamiento márgenes de fase o magnitud, etc. Estas características determinan la ubicación de los polos de la función de transferencia z de lazo cerrado. Entonces se determina el periodo de muestreo teniendo en cuenta el teorema de y los criterios de elección para que se obtenga la función de transferencia deseada.

El periodo de muestreo es un aspecto crítico en la discretización de compensadores continuos. Como norma general, cabe anotar que interesa es un periodo de muestreo lo mas pequeño posible, siempre que no condicione al sistema a dos aspectos importantes: su implementación y los errores de cuantificación. Los criterios se basan en los siguientes aspectos:

75 a 25ientoestablecim de tiempo:

20 a 10ntolevantamie subida, de tiempo:

banda de ancho 40 a 20 N

2 B

r

s

r

ss

r

r

r

rs

Bs

s

Nt

NtT

Nt

NtT

BWBWN

T

LAZO CERRADO

LAZO ABIERTO

ganancia de cruce de frecuencia :80 a 04

2Tg

g

ggs

NN

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3

OGATA, Katsuhiko. Sistemas De Control En Tiempo Discreto. Segunda Edición. DORSEY, John. Sistemas de Control Continuo y Discreto BIBLIOGRAFÍA WEB ASTRÖM, Kral J- Computer Controlled Systems. Tercera Edición PARASKEVOPOLUS,P. Modern Control Engineering. Primera Edición. CHEN, Chi-Tsong. Analog And Digital Control System Design. Tercera Edición SMITH C., CORRIPIO A., Control Automático de Procesos. Primera Edición DORF R., BISHOP R., Sistemas de Control Moderno. Décima Edición.

DISEÑO DIRECTO: BASADO EN LA RESPUESTA EN EL TIEMPO

0

* )()()(k

kTtkTxtx

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4

Para el sistema mostrado la ecuación característica es:

La cual es la misma que la encontrada en el lugar geométrico de las raíces en tiempo continuo (plano )

0)()(1 zHzG

CONDICIONES DE ÁNGULO Y MAGNITUD: en muchos sistemas en tiempo discreto, la ecuación característica puede tener cualquiera de las dos siguientes formas

y

Para combinar esta dos formas en una, definamos la ecuación característica

Donde:

o

0)()(1 zHzG 0)(1 zGH

0)(1 zF

)()()( zHzGzF )()( zGHzF

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Observe que es la función de transferencia de lazo abierto. La ecuación característica se puede escribir de esta manera también:

Dado que es una cantidad compleja se puede hallar la magnitud y el ángulo de dicha cantidad, de esta manera:

1)(zF

1)(zF0,1,2,...N ),12(180 )( NzF

Los valores de que satisfacen tanto las condiciones de ángulo como de magnitud se encuentran en las raíces de la ecuación característica, es decir en los polos de la lazo cerrado.

Una gráfica de los puntos en el plano complejo que satisface solamente la condición de ángulo es el lugar geométrico de las raíces. Las raíces de la ecuación característica que corresponden a un valor dado de la ganancia pueden localizarse en el lugar geométrico de las raíces mediante la condición de magnitud.

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6

Ahora se investigará los efectos de la ganancia y el periodo de muestreo sobre la estabilidad relativa de un sistema de lazo cerrado.

Suponga el sistema de control siguiente

)(* sG D ZOH1

1s

+ _

Controlador digital Gh(s) Gp(s)

r(t) c(t)

Donde el controlador digital es de tipo integral, es decir

Se dibujará el lugar de las raíces para tres valores del periodo de muestreo (T=0.5 seg, T=1 seg y T=2 seg), también se hallará el valor crítico de la ganancia para cada uno de los casos. Finalmente localizaremos los polos en lazo cerrado correspondiente a para cada uno de los tres casos.

11)( 1 z

Kzz

KzGD

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7

En primera medida obtenemos la de .

De esta manera:

La función de transferencia pulso de la trayectoria directa es

La ecuación característica

Es decir

0))(1(

)1(1 T

T

ezzeKz

0)(1 zG

T

T

phD eze

zKzsGsGZzGzG 1

1)()()()(

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Para un periodo de muestreo T=0.5 seg

Observe ve que tiene polos z=1 y z=o,6065 y un cero en z=0

)6065,0)(1(3935,0)(zz

KzzG

)()(

zBzAK

Entonces:

Diferenciando la ecuación en función de z obtenemos

De allí que:

Con esto se obtiene: z=0.7788 y z=-0.7788

zzzK3935,0

)6065,0)(1(

6065,0

03935,0

6065,0

2

2

2

zz

zdzdK

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Al reemplazar en la ecuación de se obtiene un valor de , en tanto que al reemplazar el valor de obtenemos un valor de

Como resultó positivo entonces, el valor es un punto de ruptura de salida real y el valor es un punto de ruptura de entrada real.

Para hallar el valor crítico de la ganancia se obtiene mediante la condición de la magnitud de la función de transferencia pulso de la trayectoria directa, así:

Kezzez

T

T 1))(1(

)1(

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Para el caso de T=0.5 se obtiene

La ganancia crítica ocurre en z=-1, con este valor se obtiene:

Con lo que K=8.165

Con un K=2 se obtienen dos polos complejos conjugados en lazo cerrado que son

)6065,0)(1(3935,01zz

zK

)6065,01)(11()1(3935,01

K

6623.04098.0y 6623.04098.0 21 jzjz

Gráfica del lugar de las raíces con un T=0.5 seg

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

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Para obtener la función de transferencia de lazo cerrado primero se halla la función de transferencia de la planta en Z, de esta manera

n=[1] ; d=[1 1]; Gps=tf(n,d); Gpz=c2d(Gps,0.5,'zoh') % FT de la Planta en Z Gdz=tf([1 0],[1 -1],0.5) % FT del controlador

%en Z G=series(Gpz,Gdz) % función de trasferencia de

%lazo abierto M= feedback (G,1) %función de trasferencia de

%lazo cerrado

11)(

ssG p

111)( 1 z

zz

zGD

Después de obtener la función de transferencia de lazo abierto del sistema, se procede a graficar el LR en

de la siguiente manera: num=[0 0.3935 0]; den=[1 -1.6065 0.6065]; G=tf(num,den,0.5) G2=tf -%potencia de z negativas

rlocus (G) % lugar de las raíces en z rlocus (G2) % lugar de las raíces en z^-1 Sisotool (G) % diseño de compensadores y %controladores

)6065,0)(1(3935,0)(zz

KzzG

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Respuesta en Matlab del L.R. Root Locus

Real Axis-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

System: GGain: 2Pole: 0.409 + 0.662iDamping: 0.24Overshoot (%): 46.1Frequency (rad/sec): 2.09

EJERCICIO1: La ecuación obtenida para un periodo de muestreo de 1 seg. es:

Con polos en z=1, 0.3679 y cero e z=0

El punto de ruptura de salida y el punto de ruptura de entrada son z=0,6065 y z=-0,6065 respectivamente con valores correspondientes de ganancia K=0,2449 y K=4,083 respectivamente. El lugar de las raíces se gráfica de esta manera.

)3679,0)(1(6321,0)(zz

KzzG

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El valor crítico de la ganancia K es 4,328. Los polos de lazo cerrado para K=2 son:

6043.005185.0y 6043.005185.0 21 jzjz

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

EJERCICIO2: La ecuación obtenida para un periodo de muestreo de 2 seg. es:

Con polos en z=1, 0.1353 y cero e z=0

El punto de ruptura de salida y el punto de ruptura de entrada son z=0,3678 y z=-0,3678 respectivamente. Sus valores correspondientes de ganancia son K=0,4622 y K=2,164 respectivamente. El lugar de las raíces se gráfica de esta manera.

)1353,0)(1(8647,0)(

zzKzzG

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El valor crítico de la ganancia K es 2,626. Los polos de lazo cerrado para K=2 son:

2169.02971.0y 2169.02971.0 21 jzjz

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

Conclusión:

. Una regla práctica es muestrear la señal de ocho a diez veces durante un ciclo de oscilaciones senoidales amortiguadas de la salida de un sistema subamortiguados. Para sistemas sobreamortiguados prueba de ocho a diez veces durante el tiempo de levantamiento de la respuesta escalón.

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Conclusión: De manera alternativa, al reducir el periodo de muestreo permite que el valor crítico de la ganancia respecto a la estabilidad sea mayor. Esto hace que el sistema se comporte mas como un sistema continuo.

El factor de amortiguamiento relativo de un polo en lazo cerrado se puede determinar de forma analítica a partir de la localización del polo en lazo cerrado en el plano z.

Sabiendo que

Al igual que

entonces

21nn js

21nn jTez

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De lo cual obtenemos y A partir de estas ecuaciones se puede hallar los parámetros de respuesta de .

Por ejemplo en el caso del periodo de muestreo igual 0,5seg. tenemos un polo en lazo cerrado para y

. Por lo tanto resolviendo

Tnez radTTzdn

1 2

7788,06623,04098,0 22z

7788,0Tnez

Con lo cual

También se halla

Dividiendo ambos resultados

radTz n 0167,14098,06623,0tan1 12

25,0Tn

0167,125,0

1 2n

n

TT

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Es decir

Con lo que nos queda

Cabe anotar que esta valor se puede también obtener de forma gráfica

2459,01 2

2388,0

La respuesta al escalón de la función de transferencia de lazo cerrado del diagrama de bloques del ejemplo es

Usando un valor de Periodo igual a y una ganancia de se obtiene una respuesta para una entrada escalón unitario

KzzzKz

zGzG

zRzC

3935,0)6065,0)(1(3935,0

)(1)(

)()(

121

1

11

6065,08195,017870,0

)(23935,0)6065,0)(1(

23935,0)(

zzzz

zRzzz

zzC

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Se obtiene un ángulo de

Para completar un ciclo se halla 360°/58,25° =6,16 muestras por ciclo de oscilación amortiguada Con la cual se obtiene la secuencia c(kT)

25,580167,14098,06623,0tan 1 radz

T=0.5 G=zpk([0],[1,.6065],[.3935*2],T) M= feedback (G,1) step(M,0:T:15) figure stem(0:T:15, step(M,0:T:15)) grid

0 5 10 150

0.5

1

1.5

kT

0 5 10 15 20 250

0.5

1

1.5Step Response

Time (sec)

dstep([0 .787 0],[1 -.8195 .6065]) hold on stem(step(M)) grid

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Para periodos de muestreo de 1 y 2 seg las gráficas son:

T=1; Gps=tf([1] , [1 1]); Gpz=c2d(Gps,T,'zoh') Gdz=tf([2 0],[1 -1],T) G=series(Gpz,Gdz) M= feedback (G,1) step(M,0:T:15) figure stem(0:T:15, step(M,0:T:15)) grid

0 5 10 150

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

kT

360°/85.10°=4,23 muestras por ciclo

0 2 4 6 8 10 12 140

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

kT

360°/143,87°=2,5 muestras por ciclo

Comparación Función de Transferencia Continua y con función de transferencia ya discretizada.

Zero-OrderHold

1

s+1Transfer Fcn

y2

To Workspace2

y1

To Workspace1

Step

Scope

K

Gain1

K

Gain

First-OrderHold

z

(z-1)

DiscreteZero-Pole1

.3935z

(z-1)(z-0.6065)

DiscreteZero-Pole

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De las gráficas se sabe que para un periodo de muestreo pequeño la secuencia en función de dará una imagen precisa de Sin embargo si no se utiliza un periodo de muestreo considerablemente pequeño la función

no presentará una solución precisa.

Ahora analizando el efecto del periodo de muestreo sobre la exactitud en estado permanente.

Por ejemplo para la ganancia . La función de transferencia de lazo abierto es

)6065,0)(1(787,0)(zz

zzG

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Con lo cual la constante de error estática de la velocidad Kv es

Y su error en estado estable en repuesta a una entrada rampa unitaria es

25,0

411

vss K

e

4)6065,0)(1(5,0

787,0)1()()1(lim1

1

v

zv

Kzzz

zzT

zGzK

Secuencia de la respuesta del sistema a una entrada rampa unitaria, para T=0,5 seg

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

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Para un periodo de se obtiene de la misma manera la constante de error estable de la velocidad y error en estado estable en repuesta a una entrada rampa unitaria

Y su error en estado estable en repuesta a una entrada rampa unitaria es

2)6065,0)(1(5,0

6321,0)1()()1(lim1

1

v

zv

Kzzz

zzT

zGzK

5,0211

vss K

e

Y por último para un periodo de se obtiene de igual forma la

constante de error estable de la velocidad y error en estado estable en repuesta a una entrada rampa unitaria, respectivamente.

11

)6065,0)(1(5,08647,0)1()()1(lim

1

1

ss

v

zv

eK

zzzzz

TzGzK

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Y para T=1 seg y T= 2 seg respectivamente

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

en los tres casos se observa que al aumentar el periodo de muestreo la estabilidad relativa del sistema se ve afectada de forma adversa.

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Como ya se ha explicado, la respuesta transitoria depende de la posición de los polos y los ceros de la función de transferencia en lazo cerrado y del periodo de muestreo T. En general, las características de desempeño estarán especificadas como la respuesta a una entrada escalón. Los parámetros utilizados son los mismos que se utilizaban para caracterizar la respuesta en régimen transitorio de un sistema continuo, y son: El tiempo de retardo . El tiempo de subida . El tiempo de pico . El sobreimpulso máximo . El tiempo de asentamiento o asentamiento .

Recordando

rt

pt

ptpeeMp21

st

22 cos2)(

ezezKzG

Si se posee un sistema con dos polos complejo conjugados el sistema se puede expresar como:

jeep

e

1

1p

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Al igual que en el caso continuo, la posición de los polos de un sistema determinan las características de su respuesta en transitoria.

Para hallar regiones en el plano que garanticen valores de sobre-impulso, tiempo de asentamiento o frecuencia natural no amortiguada, se analiza la forma en como se transforman las regiones correspondientes del plano

: para garantizar un tiempo de asentamiento menor a cierto valor en un sistema continuo, los polos deben estar en la región sombreada de la derecha de la figura 1. En la figura 2 se muestra su contraparte en obtenida mediante la transformación

Figura 1 Figura 2

Tsez

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

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para garantizar un sobre pico pequeño (SP<5%) los polos del sistema continuo, deben estar en la zona sombreada de la figura 1. En la figura 2 se observa su contraparte en .

Figura 1 Figura 2

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

cuando se quiere garantizar que la frecuencia se menor a cierta cantidad, esto implica que los polos en un sistema de tiempo continuo están a una distancia del origen, con el fin de garantizar un tiempo de subida dado como en la figura 1, se observa además su contraparte en

Figura 1 Figura 2

Sistemas de Control en Tiempo Discreto - Katsuhiko Ogata

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: El control digital

incluye muchos componentes que no se encuentran en los sistemas de control continuos, como son los convertidores A/D y D/ A, los prefiltros, etc.

El prefiltro analógico se suele situar entre el sensor y el convertidor A/D. Su tarea es reducir el ruido de alta frecuencia en la señal continua para prevenir el aliasing. En efecto, en los sistemas continuos, el ruido de alta frecuencia, estando fuera del alcance del ancho de banda del sistema, no da respuestas apreciables. En cambio en los sistemas digitales dicho ruido, por efecto del puede convertirse en ruido de baja frecuencia y dar respuestas significativas.

Es el aparato que hace todos los cálculos y aplica la ley de control. Su coste depende de la frecuencia de trabajo y del tamaño de las palabras de bits usadas.

Es el compromiso de dos factores principalmente: el costo y la eficacia de control. Bajar la frecuencia significa dejar más tiempo para los cálculos de control, poder usar ordenadores más lentos o poder aplicar leyes de control más complicadas: en pocas palabras, el costo por función baja. Por eso hay que elegir la frecuencia de muestreo menor posible.

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Existen varios métodos de aproximación para lograr la discretización de un PID continuo. El más general consiste en aproximar la integral por el integral del trapecio y la derivada por el método de diferencia hacia atrás:

)()1(1

12

1)()()1(11

21)(

obtiene se dosolucionan

112

1

)()(1)(

11

11

1

1

0

zEzTT

zTT

TTKzMzEz

TT

zz

TTKzM

TieiTeTTTieiTeT

TkTeKkTm

dttdeTdtte

TteKtm

d

ii

d

i

dk

ii

d

t

iForma Posicional del PID

Integral trapecio

Derivada hacia atrás

Al ecuación anterior se puede escribir también así:

Si ahora definimos las constantes como

Si seguimos solucionando la ecuación

TKTK

TKTK

TTKK D

Di

Ii

p 2

1

zzK

zzKKzK

zKK

zEzM

DIpDI

p1

1)1(

1)()(

obtiene se doReemplazan

11

)1()2()(

)1()12()(

)()()(

2222

zzKzKKKKKz

zzzzKzKzzK

zEzMzG DDpDIpDIp

PID

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Si ahora definimos las constantes como

que se conoce como forma de velocidad del PID, cuya

ventaja principal es que elimina el problema del integral windup. El problema principal es que sólo el término de control integral incluye la entrada R(z), por lo que este último no se puede excluir del controlador digital si éste se utiliza en su forma de velocidad.

TTKKqKKKq

TT

TTKKKKq

dDT

TTT

Dp

d

iDIp

d

i 22

21

0

y 1)2(

2

1

)1()( 21

20

zzqzqzqzGPID

TkeqTkeqkTeqTkmkTm 211 210

Otro método usual es por aproximación de Operadores

)()1(1

11)(

Zrmadaen transfo obtiene se dosolucionan

integral)(operador derivada)(operador si

)()(1)()(

Lap lace de ada transformaplicando

)()(1)(

11

1s11

0

1

1

zEzTT

zTTKzM

s

ssETsEsT

sEKsM

dttdeTde

TteKtm

d

i

zT

Tz

di

d

t

i

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30

Continuando

Dicha expresión tiene la misma forma que la calcula anteriormente en la que varían q0, q1, q2. Estas diferencias son pequeñas si:

en la primera representación.

1

22

110

1

21

11

1)()(

1

211

)()(

)1(1

11)()(

zzqzqq

zEzM

z

zTTKz

TTK

TT

TTK

zEzM

zTT

zTTK

zEzM

ddd

i

d

i

Se procede:

1.Eliminar las acciones integral y derivativa del controlador

2.Colocar una ganancia pequeña, y empezar a aumentarla hasta que el sistema oscile, se anota como (Ku).

3.Se mide el periodo de la oscilación y se anota como (Tu).

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31

P 0.5KU - -

PI 0.45KU 0.83TU -

PID 0.6KU 0.5TU

0.125TU

C(t)

t

Tu

Una vez calculados se puede obtener el algoritmo de control requerido utilizando las ecuaciones de discretización de Controladores PID. Usando este método se obtiene un sistema de lazo cerrado con coeficiente de amortiguamiento bajo.

Este método fue propuesto por Ziegler y Nichols, en donde se aproxima la función de lazo abierto de la planta a una función de primer orden de esta forma

donde es la ganancia, la

constante de tiempo y el retardo.

Los parámetros del controlador se estiman a partir de una tabla, teniendo en cuenta que:

Donde T es el periodo de muestreo

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El método de Ziegler y Nichols es aplicable sí 0.1< / <1

P - -

PI 3.33 -

PID 2

0.5

Línea tangente

t

C(t)

K

Este método parte con la exigencia de que el error debe ser mínimo. A continuación se presentan algunos índices de desempeño basados en integrales del error y utilizados ampliamente en el diseño de sistemas de control, todos basados en la ecuación de primer orden de .

Control P ICE IAE IAET

ICE: Integral de Cuadrado del error IAE: Integral del Valor Absoluto del error IAET: Integral del Valor Absoluto del error por tiempo

Ajustes del Controlador P

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33

Control PI ICE IAE IAET

Control PID ICE IAE IAET

Ajustes del Controlador PI

Ajustes del Controlador PID

Un regulador proporcional permite seleccionar la posición

de los polos en bucle cerrado del sistema al desplazarse éstos por las ramas del lugar de raíces. Para su diseño, los pasos a seguir son: Fijar la posición de los polos dominantes del sistema final. A partir de las especificaciones dinámicas se pueden acotar las regiones del plano en las que deben estar situados los polos dominantes para cumplir las especificaciones. Representar el lugar de raíces con el objetivo de comprobar si es posible situar las raíces en la región acotada de las especificaciones usando sólo una acción proporcional (regulador tipo P). En principio debe elegirse el valor de que, cumpliendo las especificaciones, lleve al mínimo error en régimen permanente. Esto se consigue eligiendo el máximo valor de K que sitúa las raíces en el lugar de las especificaciones.

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La función de transferencia del controlador PD es:

donde

De esta expresión se puede deducir que el regulador

PD introduce un polo en el origen y un cero en que está situado entre el origen y el punto (1, 0). Para obtener la posición del cero se utiliza generalmente el criterio del ángulo. Una vez fijada ésta, se puede determinar la ganancia mediante el criterio del módulo. Una vez calculada la ganancia hay que comprobar que los polos dominantes del sistema cumplen las especificaciones.

zczKzG d 1

d

dd TT

Tc

Matemáticamente también se puede obtener el PD a partir dela forma posicional del PID, excluyendo la parte integral z

zKK

zKKKzzG

zKzKzK

zzKKzG

DP

DKK

K

DPDDP

PD

DDPDPPD

)(

1)(

obtiene se doReemplazan

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El efecto que produce el controlador PI es la introducción en la función de transferencia en bucle abierto de un polo en z = 1 y un cero que en condiciones normales ( ) estará próximo a ese polo, ya que en el caso de la aproximación trapezoidal su posición vendrá dada por:

y función de transferencia

Al introducir un polo en z = 1 aumenta el tipo del sistema en una unidad, con lo que se mejora el comportamiento en régimen permanente. Además, al encontrarse el par polo-cero muy cercanos entre sí hace que la forma del lugar de raíces del sistema original sin regulador no varía demasiado.

1zczKzG i

TTTTc

i

ii 2

2

De igual forma se puede obtener el controlador PI a partir dela forma posicional del PID, excluyendo la parte derivativa

11)(

11)(

obtiene se doReemplazan

zz

KKz

KKKzzG

zzKKzK

zzKKzG

IP

IKK

K

IPIIP

PI

IPPIPPI

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Para un sistema cuya calcular el regulador

más sencillo que cumpla las siguientes especificaciones:

Mp

ts

ep

9.07.01)(

zzzG p

El primer paso es establecer la región de validez de las especificaciones. A partir de las ecuaciones vistas con anterioridad:

323,07435,0psistema del dominante polo elobtener puede se resultado esteCon

º48.2321.02.0

15

48,2321.01,2 jee

eM

t

j

p

s

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Graficando el LGR de Gp(z) encontramos:

Root Locus

Real Axis-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Podemos comprobar que no nos vale con un controlador P. El siguiente paso es probar con un controlador PD.

Para calcular la posición del cero se hace uso del criterio del ángulo. De esta forma

y, por tanto, el cero estará en

38,23)(tan3

329.82)(tan2

85.115)(tan1801 que sabiendoº6,4112180321

7435.032.01

7.07435.032.01

7435.09.032.01

a

a

abnbaaa

38.06.41tan

323.07435.0c

c

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El nuevo valor de la ganancia se puede calcular mediante el método del lugar de raíces, mediante la herramienta , o mediante el criterio de Magnitud. En la siguiente figura se ve que el nuevo lugar de raíces sí pasa por los puntos establecidos mediante las especificaciones, y que la ganancia proporcional asociada será .

197.01281.51

0.0035j + 5.1281-1

1)9.0)(7.0(

)38.0(

323.07435.0

K

zzzzK

jz

Gráfica usando sisotool y encontrando el valor de la ganancia K

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De esta forma, nos vale con el regulador PD cuya función de transferencia en el dominio digital vendrá dada por: La última condición a comprobar tiene que ver con el error en estado permanente. Para comprobar si se cumple utilizamos el teorema del valor final: %22%71.19

071.411071.4lim

1 pzp ezGzRK

zzzR 38.0197.0

Vemos que, efectivamente, el sistema propuesto cumple con todas las especificaciones impuestas. Su respuesta a una entrada escalón se muestra en la siguiente figura:

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Modelo montado en Simulink

y2

To Workspace2

t

To Workspace

Step

Scope1

k

Gain1

(z-0.38)

z

DiscreteZero-Pole2

1

(z-.7)(z-0.9)

DiscreteZero-Pole1

Clock

OGATA, Katsuhiko. Sistemas De Control En Tiempo Discreto. Segunda Edición. DORSEY, John. Sistemas de Control Continuo y Discreto BIBLIOGRAFÍA WEB ASTRÖM, Kral J- Computer Controlled Systems. Tercera Edición PARASKEVOPOLUS,P. Modern Control Engineering. Primera Edición. CHEN, Chi-Tsong. Analog And Digital Control System Design. Tercera Edición SMITH C., CORRIPIO A., Control Automático de Procesos. Primera Edición DORF R., BISHOP R., Sistemas de Control Moderno. Décima Edición.