manual de usuario plataforma didactica

Manual de Instalacin y Uso del Programa

Figura 1.

Grupo de investigacin en Orden y Caos.

Figura 2.

Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas Facultad Tecnolgica

Ao 2012.

DVD Plataforma v12 con los controladores de la tarjeta NI6008 y el

instalador del software, el cual es compatible con sistemas operativos

Windows XP / Vista / 7 / 8.

Figura 3.

Tarjeta de adquisicin de datos NI6008.

Figura 4.


Cable USB de comunicacin PC Tarjeta de adquisicin.

Figura 5.

Computador para ejecutar la aplicacin de la plataforma con unas

caracteristicas especiales de hardware ya que para mejorar el desempeo de

la plataforma se requiere tiempos cortos de ejecucin, la configuracion

recomendada sera la siguiente:

o Procesador Intel Core i3, i5, i7. o AMD Phenom II.

o Memoria ram de 1 Gbyte en adelante.

o 500 Mbytes de espacio en disco duro.

Figura 6.

Planta para las pruebas, en nuestro caso utilizamos una planta consistente

en un sistema locomotor, en el cual se pueden controlar dos variables, la

primera es velocidad, y la segunda es el ngulo de la posicin del eje del

motor, para nuestro proposito utilizaremos controlar la variable velocidad,

aunque cada usuario debe conocer la planta con la que har las pruebas a

fin de conocer su entrada, salida y los niveles que maneja para saber si se

puede adaptar a la plataforma.

Figura 7.

Salida anloga de voltaje con un rango de 0 a 10 voltios.

Entrada anloga de voltaje con un rango de -10 a 10 voltios.

Periodo de muestreo mnimo de 20 milisegundos (aunque se puede

configurar tiempos menores en realidad estn funcionando a 13 o 14

milisegundos dependiendo el hardware del equipo de computo utilizado).


Figura 8.

Cd de Instalacin.

Figura 9.

Figura 10.

Haga doble clic en setup!!

Figura 11.


Podr decidir la ruta de la carpeta dnde se instalar el programa.

Figura 12.

Aceptar terminos y condiciones de licencia.

Figura 13.

Figura 14.

Finalizar.

Figura 15.


Abriendo el inicio de Windows XP, VISTA, 7, 8 podemos observar el nuevo software

instalado como se puede apreciar en el siguiente recuadro.

Figura 16.

Figura 17.

Para instalar el controlador de la tarjeta ejecutar el archivo setup.exe de la carpeta controlador en el dvd de la plataforma didactica, dar clic en el botn next.

Figura 18.


Dar clic en el botn next.

Figura 19.

Elegimos la ubicacin de los archivos del programa, damos clic en next.

Figura 20.

Seleccionamos el componente NI Labview Signal Express 2009, y damos clic en next.

Figura 21.

Decidimos si queremos que el instalador contacte a National Instruments para

actualizaciones y activaciones, damos clic en next.

Figura 22.


Aceptamos el contrato de licencia, damos clic en next.

Figura 23.

Esperamos que el programa termine de instalar los componente necesarios para el

manejo de la tarjeta NI6008.

Figura 24.

Al finalizar ya podemos utilizar la plataforma con la tarjeta NI6008.

Figura 25.


Una vez instalada la aplicacin en el ordenador, procedemos a usar la interfaz grfica

como se muestra a continuacin.

Figura 26.

Entorno grfico. La plataforma de diseo y prueba de controladores cuenta con 5

mdulos.

Este mdulo permite obtener mltiples seales en una escala

entre (-10 a 10) V. Para acceder al mdulo se hace clic sobre el icono de color verde, se abre una nueva ventana que tiene la siguiente forma.

Figura 27.

La aplicacin del mdulo es bastante fcil, primero se habilita el mdulo dando un clic

en el icono graficar, posteriormente en la parte izquierda del mdulo tenemos los activadores con los que podemos habilitar o deshabilitar la lectura por cada uno de

los ocho puertos de lectura de la tarjeta NI6008, tambien podemos apreciar los

colores de las seales respectivas.

Figura 28.

Para guardar las seales se utiliza el botn guardar datos, el cual despliega una

ventana para seleccionar la carpeta donde queremos guardar el archivo y ponerle el

nombre con extensin .lvm, el archivo queda tabulado por columnas segn las seales

que estn activas comenzando con la columna de tiempo.

NOTA: Es importante tener en cuenta salir de la aplicacin para utilizar otro mdulo

de la plataforma, lo puede hacer con el botn del icono salir o el botn de Abort

Execution que se encuentra al lado derecho superior del mdulo.


Este mdulo tiene una pestaa donde indica las conexiones de los pines y la forma de

conectar la tarjeta para obtener las mltiples grficas como se muestra en la figura

29.

Figura 29.

Este mdulo nos permite aplicar todas las combinaciones

y estrategias de control P, PI, PD, PID; I, ID, D en las plantas reguladoras de prueba,

el mdulo cuenta con la siguiente presentacin:

Figura 30.

Igual que el mdulo de graficar seales inicialmente damos clic en el botn iniciar.

Figura 31.

Ubicamos los parmetros de iniciacin como el periodo de muestreo (Ts) al que

queremos controlar, en la parte inferior encontramos los parmetros de control P, I, D

que se pueden combinar en la prctica, al dejar un parmetro en cero lo estamos

desactivando, se tienen en cada parmetro dos variadores, uno para valores pequeos

de cero a uno y el otro para valores de 1 a 100, la suma de los dos es el valor del

parmetro que se est aplicando.

Durante la ejecucin llevamos la planta de prueba a diferentes puntos de operacin

con el variador setpoint para probar su comportamiento con los parmetros dados, en la etiqueta conexiones se muestra el diagrama de contacto de la tarjeta para este

mdulo del software.


Este mdulo nos

permite aplicar estrategias de control identificando plantas de naturaleza netamente

reguladoras y sintonizando a travs de un modelo estimado de primer orden por

medio de la respuesta al escaln.

Figura 32.

Este modulo cuenta con muchos botones de activacin que tienen un importante

orden al momento de hacer el experimento y identificar los datos para estimar

modelos de primer orden o de segundo orden

Para comenzar se debe tener en cuenta colocar los valores convenientes para el

experimento en los siguientes parametros:

Vscaln en este recuadro encontramos la perilla de nivel del valor escaln para realizar el experimento, se debe poner un valor, normalmente 1 voltio.

El periodo de muestreo TS al que se realizar el experimento (el periodo de

muestro no puede ser inferior a 20 mS para asegurar la buena

sincronizacin de tiempos de trabajo PC tiempo real).

NMts nmero de muestras que tomaremos para realizar el experimento, se toma un nmero suficiente para darle poder tomar la respuesta plena de la

planta, con el fn de realizar una buena estimacin.

El indicador tiempo estimado del experimento hace un clculo para mostrar el tiempo aproximado que durar la prueba.

Una vez ingresados los valores, esperamos a que la planta se ubique en el punto

inicial de operacin para el experimento, hecho que es avisado por el indicador

luminoso de color verde ubicado en la parte inferior del botn ident, una vez indicado damos clic a dicho botn para comenzar el experimento y al finalizar mostrar los

parmetros estimados para una aproximacin a una funcin de primer y segundo

orden tanto en tiempo continuo como en tiempo discreto.

Figura 33.

Si no ingresa valores en la perilla Vscaln o una duracin de 6 segundos del experimento saldr mensajes de advertencia y recomendaran ingresar datos o

continuar con el experimento segn lo desee el estudiante, igualmente cuando una

planta no tiene retardo o no es detectado saldr una advertencia para repetir el

experimento porque sin el retardo no podemos aplicar los mtodos heursticos para la

sintonizacin, si persiste la advertencia se debe verificar conexiones y la naturaleza de

la planta porque si no presenta retardo no se puede experimentar con la misma.

Una vez realizada la prueba podemos apreciar en la siguiente figura un ejemplo de

una estimacin hecha con un periodo de muestreo de 20 mS, 400 muestras y un

escaln con una magnitud de 1 voltio, la estimacin nos dio los siguientes resultados

en la funcin de primer orden:

K=1. Retardo=0,02. Tao=0,495.


Figura 34.

Las graficas de la prueba en tiempo real y de la prueba con los parmetros

encontrados (recta tangente a la maxima pendiente, tao, retardo) son mostradas.

Otra utilidad que podemos utilizar para corroborar los datos o para guardar los datos

del experimento en un archivo tabulado por canales se encuentra en el botn excel

exportar datos u/y el cual despliega una ventana para dar el nombre al archivo y para

elegir su ubicacin, como se puede apreciar en la figura 35, despus de realizado el

experimento para pasar a la siguiente etiqueta llamada sintonizacin se debe oprimir

el botn continuar sintonizar.

Figura 35.

En la figura 36 pasamos a la siguiente etiqueta llamada sintonizacin en donde se observan los parmetros estimados en la funcin de primer orden mas tiempo muerto

y tambien la aplicacin en cada uno de los mtodos de sintonizacin utilizados, para

continuar se debe dar clic en la etiqueta control.

Figura 36.


En la etiqueta control figura 37 tenemos una tabla con los parmetros (Kp, ti, td)

encontrados para cada mtodo de sintonizacin los cuales se pueden seleccionar para

ser probados en la planta variando el punto de operacin con el variador setpoint, con los parmetros tambin estan las opciones sin controlador y operacin manual, en esta ltima se activan los variadores inferiores para ingresar los parmetros que

queramos probar, para ejecutar este modulo se da clic en el botn control.

Figura 37.

En la etiqueta control se muestran las graficas del punto del setpoint, proceso PV, Error y aparte la seal de control, con los indicadores del mximo sobreimpulso Mp,

el tiempo de estabilizacin Ts y el tiempo pico Tp, que se actualizan con cada cambio

positivo en el setpoint, para salir e la aplicacin se da clic en el botn stop.

Este mdulo tiene

las mismas caracteristicas del mdulo del mtodo de la pendiente pero aplica el

mtodo de los dos puntos, como se observa en la figura 38 las grficas en la etiqueta

identificacin ya no se dibuja la recta tangente a la pendiente mxima de la respuesta de la planta, sino que se representan los puntos correspondientes al 63,5 % y al 28 %

de la respuesta de la planta en estos dos puntos se basan todos los clculos e este

modulo.

Figura 38.

Otra diferencia es que al darle clic en el botn continuar sintonizar se despliega una ventana para preguntar si se desea ingresar los parmetros en forma manual (K,

retardo, tao), a fin de sintonizar con los mismos, en la figura 39 se nota la pregunta

Figura 39.


En la figura 40 tenemos la interfaz para ingresar los parmetros manualmente al igual

que un variador para realizar la sintonizacin para llevar a la planta a una respuesta

ms rpida o lenta, lo demas es igual al modulo de la pendiente.

Figura 40.

En la etiqueta control tenemos los mismos botones que en el mtodo de la pendiente,

se le agreg unas columnas a la tabla para los datos de mximo sobreimpulso MP, el

tiempo de establecimiento TS y el tiempo pico TP, que se vayan encontrando en las

pruebas hechas, con el fin e ver el desempeo de cada mtodo, para salir de la

aplicacin se da clic en el botn salir..

Figura 41.

Para mas informacin consulte a los siguientes correos electrnicos:

Hermes Estrada: [email protected]

Andrs Jimnez: [email protected]

Universidad Distrital Francsco Jose de caldas. Facultad Tecnolgica.

Grupo de Investigacin ORCA Noviembre 2012.

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