pro yec to elevado r

7/25/2019 Pro Yec to Elevado r

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Proyecto Final.

Elevador PID

28 de Noviembre 2014

M a r a J i m e n a S a l c i d o P r e z A 0 0 9 9 9 8 4 2

S t e p h a n i e N o n u t z y ! a a c ! " l o r e !

A 0 # $ 8 0 4 0 9

% d u a r d o & a l e n c i a A y a l a A 0 0 9 9 8 $ $ 8

% d u a r d o ' u i z M a r e ! A 0 # $ 8 0 ( 2 $

A 0 0 9 9 9 4 ( 4


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ITESM Campus Saltillo

Control Computarizado

Proyecto Final.

Controlador de posicin de un elevador.

Problemtica y Objetivo.

El principal objetivo de nuestro proyecto fue controlar la posicin de un elevador para que tuvierala capacidad de mantener una velocidad constante al aplicar distintos pesos al sistema; el controldeba evitar los cambios bruscos de velocidad desde el punto de partida hasta el de llegada, sinimportar el piso en el que se encontrar. Con la ayuda de la teora de control vista durante elsemestre nos basamos para obtener un compensador !, con la finalidad de que el arranque,aceleracin y curva de frenado tuvieran una ergonoma para obtener un mayor confort al usuario.

"e utili# un sensor ultrasnico y un motor con encoder para poder controlar la posicin denuestro elevador, adems que estos dispositivos nos ayudaron a obtener la planta y as poderdise$ar el compensador.

Marco terico

%entro de la industria los ingenieros siempre han buscado herramientas que puedan facilitar eltrabajo pesado, dado que en muchas &sino es que todas' las ocasiones, el tiempo es unalimitante. (racias al paso del tiempo y el desarrollo de nuevas tecnologas, los ingenieros hansido capaces de crear nuevas mquinas y diferentes tipos de instrumentacin que han logrado

que el trabajo pueda ser ms eficiente, preciso y muy rpido. Es por eso que los elevadores ytransportadores resultan de gran importancia dentro de la industria.Este sistema es utili#ado para el transporte en la vida cotidiana, utili#ado para el ascenso ydescenso dentro de edificios, construcciones y en la industria; e)isten diferentes tipos deelevadores industriales y se dividen en categoras especficas de acuerdo a su funcin, porejemplo elevadores de carga, monta*bultos, monta*platos, entre otros.

El control de un elevador es fundamental para evitar los cambios bruscos de velocidad alarrancar o frenar, lo que hace completamente necesario un control eficiente que tenga lacapacidad de eliminar por completo estas perturbaciones. +a velocidad de un elevadorcomnmente es regulada por un variador de velocidad, que detecta dos velocidades, una baja yuna alta. +a velocidad baja es utili#ada para cuando el elevador se encuentra a un piso de

distancia de su llegada, y la velocidad alta para cuando tienes - o ms pisos de distancia.

El elevador tuvo sus inicios en los a$os /00, cuando eran propulsados por vapor que secontena en cilindros a presin lo que haca que la cabina se elevara; si se deseaba que estacabina descendiera se abra una vlvula la cual dejaba que el vapor saliera y por gravedad elelevador bajaba. "e sabe que los egipcios usaban algo ms rstico con cuerdas y con la ayudade ganado para grandes construcciones; pero fue hasta muchos siglos despu1s que se lograronsistemas ms robustos.


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ara el comien#o del siglo 22 comen#aron a aparecer los cables de acero en la traccin de losascensores, lo que lograba que los sistemas fueran ms seguros y funcionales pues contabancon un buen sistema de poleas de desvo y contrapeso. Elisha (raves fue el primero en mostrarel elevador con sistema de frenado de emergencia, el cual poda ser utili#ado si los cablesfallaban o se rompan; esto marco una gran diferencia en la historia de los elevadores y a partirde aqu la innovacin de estos sistemas se ha ido desarrollando y mejorando.

+os elevadores que normalmente se encuentran en las industrias permiten el transporte deobjetos de gran tama$o y peso, son ideales especialmente en almacenes y naves industriales yaque cuentan con sistemas de seguridad de muy alto nivel con una gran tecnologa. 3sualmenteson elaborados con materiales de alta resistencia para amortiguar impactos que puedan sucederdurante el uso, adems que deben resistir los esfuer#os continuos que demandan una grancantidad de fuer#a y deben brindar, por supuesto, gran seguridad a la carga que transportan.%ependiendo de la industria los elevadores pueden tener tanto puertas automticas comomanuales, de tipo guillotina o bipartida.

"e espera que en el futuro los elevadores puedan funcionar con imanes permanentes en los

motores y variadores de frecuencia, lo que ayudara en el ahorra de consumo. +as redes deelevadores sern accesibles va internet lo cual permitirn el mantenimiento a distancia, ademsde que ayudar en la rapide# de los sistemas de abastecimiento y produccin, con la finalidad decrear mejorar los procesos.

+a parte fundamental del proyecto se centra meramente en el control automtico el cual tiene unimpacto cada da ms importante en la vida cotidiana, desde acciones simples como hacerfuncionar un tostador hasta algo ms complejo como un proyectil guiado o sistemas en aviones."on duda alguna el control se ha vuelto parte fundamental en procesos industriales y demanufactura de la era moderna, con el fin de regular procesos de control de temperatura,humedad, ensamble, por slo mencionar unas cuantas.

El avance de la ingeniera y de la ciencia en general se ha visto promovida por el controlautomtico, pues el desarrollo de la prctica y teora del control han logrado mejorar los sistemasdinmicos al comprender su funcionamiento bsico y as poder tener una mejor apreciacin parapoder utili#ar las leyes fundamentales de la naturale#a, adems de mejorar muchos aspectosque ayudan a abaratar los costos de produccin al liberar de complejidad muchos procesos enlas industrias.

+a teora bsica de control nos permite seleccionar de un conjunto de elementos &funciones,parmetros, etc.' algunos &o todos' que se puedan aplicar a un sistema fijo para hacerlo msdinmico, as como para tener una apreciacin ms clara y utili#ar de manera acertada las leyesde la naturale#a. %esde sus inicios los m1todos de respuesta de frecuencia han dado

oportunidad a los ingenieros de dise$ar sistemas de control lineales que puedan serretroalimentados con la finalidad de satisfacer las necesidades de su propio comportamiento, ;estos m1todos &respuesta de frecuencia y lugar de las races' son los pilares fundamentales dela teora de control clsica que dan como resultado sistemas estables y que son capaces desatisfacer un conjunto de requerimientos de funcionamiento.


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Diarama de blo!ues

Procedimiento de dise"o de blo!ues #uncionales

. Empie#a el programa-. El sensor ultrasnico calcula por medio de clculos en el microcontrolador la distancia

que hay entre el sensor y la caja del elevador

4. +ee el valor de referencia, este valor se refiere a los cm que le falta a la caja del elevadorpara llegar al piso que se desea.5. "e calcula el valor de la manipulacin por medio de la ecuacin de diferencias finitas,

teniendo en cuenta que el valor de nuestro error es la diferencia de nuestra referencia yla medicin actual del sensor ultrasnico.

6. +as condiciones de piso son para que el usuario al elegir un piso del al 5 elmicrocontrolador lleve la caja del elevador a la posicin deseada de acuerdo con losvalores de referencia y mediciones del sensor ultrasnico.

7. "e recalcula el valor de referencia cuando el usuario elige el destino de la caja delelevador, por lo que de esta manera el microcontrolador sabe a donde dirigirse.

Diaramas el$ctricos completos de los circuitos implementados con comentarios

Ecuacion de

diferencias

Leer valor de

referencia

alcular

Distancia!tart

"ecalcular

ondiciones #a

$ue %iso&'


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%r#ica de la prueba escaln

0 2 4 ( 8 10 120

2

4

(

8

10

12

)art *itle

Procedimiento de dise"o del compensador

ara este proyecto implementamos dos compensadores, un compensador 8alman, que resultono ser la mejor opcin para este proyecto, ya que el valor de la manipulacin no se sumaba y sequedaba estancada en algunos valores respecto a nuestro error, por lo que fue necesarioimplementar un compensador ! para tener un integrador en nuestra funcin y as poderincrementar el valor de nuestra manipulacin.

3tili#ando el compensador ! el valor de la manipulacin pudo incrementar y soluciono elproblema.

Procedimiento para obtener la planta


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ara obtener nuestra planta tomamos muestras del valor de nuestro sensor mientras corramosnuestro motor.En esta parte hicimos muchas pruebas, primero al usar un encoder con un motor con menosrelacin de vueltas al que utili#amos al final, esto nos oblig a volver a hacer las pruebas paraobtener nuestra planta.

Simulacin en la&o cerrado con el compensador

ara la simulacin en la#o cerrado se tuvieron problemas a la hora de obtener el resultado en9atlab, lo que se intento fue cambiar el periodo de muestreo para ver un resultado mas visible yentendible.

Procedimiento de discreti&acin y ecuacin de di#erencias #initas

ara discreti#ar nuestro compensador y nuestra planta nos apoyamos de la herramienta sisotoolde 9atlab para facilitar estos clculos, usando un compensador ! y con la funcin detransferencia de nuestra planta.

Scripts y cdios con comentarios para #uncin o estructura

nT)=0.124157x (nT)+0.005613x(nTT)0.140576x (nT2T)+2.87112 y (nTT)2.9847y(nT2T)+1,1246y


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Calculos 9atlab:

lanta


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Compensador

"istema


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Evidencias de la implementacin

'istado de material

* sico:o 9adera

o


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o >ngulos de metal

* "oft?are:o 9otor %C con Enconder

o =tmel =tmega -670

o "ensor ultrasnico

o

Cableso =rduino

Descripcin de la problemtica a abordar y el objetivo del proyecto

Diarama a blo!ues #uncionales !ue contendr el sistema (Por ejemplo) Sensor* driver* modulador

P+M* etc,. Se deber de#inir claramente los procesos e#ectuados en cada uno de los blo!ues

#uncionales.

El marco terico en el !ue se sustenta la propuesta.

Procedimiento de dise"o de los blo!ues #uncionales

Diaramas el$ctricos completos de los circuitos implementados con comentarios

%r#ica de la prueba escaln - simulacin de la&o abierto

Procedimiento para obtener el modelo de la planta eplicado con comentarios

Procedimiento de dise"o del compensador

Simulacin en la&o cerrado con el compensador

Procedimiento de discreti&acin y ec. de di#erencias #initas

Scripts y cdios con comentarios para #uncin estructura

Evidencias de la implementacin CO/ comentarios. 0otos del sistema #1sico y r#icas de la

respuesta del sistema implementado ante cambios de re#erencia y-o perturbaciones.

'istado del material !ue se utili&.

2ttp)--dea.unsj.edu.ar-control3b-teoria-unidad3y4.pd#

5ibliorap2y

!nstituto @acional de


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"eattle Aobotics "ociety . &-05, '. Standard Tec#nolo"ies o$ t#e Seattle %o&otics Society.Aetrieved "eptember 0B, -05 , from JhatKs a "ervoH:http:???.seattlerobotics.orgguideservos.html

3niversity of 9aryland . &-05'. Space Systems 'a&oratory . Aetrieved "eptember 0B, -05,from !nertial 9easurement 3nit &!93': http:???.ssl.umd.eduprojectsAanger@Lthesis-*5*

.htm

1re#, 9. &-00/'. 3niversidad @acional de "an Muan. Departamento de electrnica y(utom)tica . Aetrieved "eptember 0B, -05, from !ntroduccin a los sistemas de control ymodelo matemtico para sistemas lineales invariantes en el tiempo:http:dea.unsj.edu.arcontrolbteoriaunidady-.pdf

pro yec to elevado r

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