Microcontroladores

Aplicación del microcontrolador Ingeniería
eléctrica PROYECTO “CONTROL PI DEL SISTEMA
WARD-LEONARD” Objetivo general Implementar un control
Proporcional Integral a un grupo motor-generador (Ward- Leonard),
utilizando un control discreto para su simulación y una
referencia de 1200 rpm y su posterior aplicación
física mediante un microcontrolador µBOARDHC12GC32.
Desarrollo Se presenta el siguiente modelado como
formación del control PI que se empleará. Control
analógico Se tiene el siguiente sistema: KTi.s+K Ti 1.13
0.1756s+1 Step Transfer Fcn Transfer Fcn1 Scope
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Aplicación del microcontrolador Ingeniería
eléctrica Lo cual nos proporciona: Entonces se tiene la
ecuación característica: ? ; Se propone un valor de
zeta de 0.6: Para encontrar un valor de K de 0.66, se normaliza
R(S) y se iguala a 10 el coeficiente de S, es decir: ? Se calcula
el tiempo de establecimiento TS como sigue: ? Se observa que:
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Aplicación del microcontrolador Ingeniería
eléctrica Finalmente se sustituyen los valores de K, Ti en
la ecuación principal: La ecuación final de
C(S)/R(S) se introduce en Simulink y nos muestra la grafica de
comportamiento del sistema como sigue: 0.7458s+12.22
0.1756s2+1.7458s+12.22 Scope Step Transfer Fcn simout To
Workspace 5|Página

Aplicación del microcontrolador Ingeniería
eléctrica Figura 1: Gráfica de comportamiento del
control analógico de la prueba de 1200 rpm Control digital
Para el control digital se tiene el siguiente sistema: Donde:
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Aplicación del microcontrolador Ingeniería
eléctrica Se divide en dos partes, una donde estará
el control y otro en donde estará la planta ya
discretizada, obteniéndose: Discretizando los elementos
del tiempo continuo Obteniendo Kp y Ki Realizando el control PI
Los resultados obtenidos se introducen en SIMULINK para observar
la simulación del sistema, quedando de la siguiente
manera: 0.5395z-0.4436 0.02z+0.106 Step z-1 z-0.889 Discrete
Discrete Scope Step1 Transfer Fcn Step2 Transfer Fcn1 simout2 To
Workspace Dando doble click en scope se puede observa lo
siguiente 7|Página

Aplicación del microcontrolador Ingeniería
eléctrica Figura 2: Gráfica de comportamiento del
control digital con interrupciones de la prueba de 1200 rpm Y se
puede apreciar que el sistema se estabiliza en la referencia sin
importar las interrupciones que se presenten durante la
ejecución del mismo. 8|Página

o Aplicación del microcontrolador Ingeniería
eléctrica Descripción del microcontrolador
µBOARD9S12GC de 52 pines a 25 MHz Las
características del microcontrolador son las siguientes
Microcontrolador MC9S12GC32 con 52 pines a 25 MHz
Programación por puerto serie Voltaje de
alimentación de 7 – 15 Vcd. Modo Monitor/Usuario 4
botones disponibles para usuario 6 leds 1 potenciómetro
para pruebas de convertidor AD Pines para conexión RS232
externo Interface para Display LCD estándar Conector para
Bocina 1 receptor de infrarrojos 7 puertos AD de expansión
Tiempo de ciclo de instrucción de 40 nsec 25 millones de
instrucciones x seg. Modos de direccionamiento flexibles,
multibyte, post-incremento decremento, manipulación y
control de lazos. Permite la depuración en tiempo real.
Instrucciones de lógica difusa. Reprogramable en sitio. No
requiere de voltaje adicional para programar la memoria. Puede
operar con baterías. 9|Página

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• • Aplicación del microcontrolador
Ingeniería eléctrica Protección de bloques
de memoria contra lecturas y/o escrituras no permitidas. Hasta
100K ciclos de escritura. Elimina la necesidad de memorias
seriales EEPROM Material y equipo utilizado 1 computadora
Software LabView, Matlab, IDE codewarrior 1 microcontrolador
(µBOARDHC12GC32) 1 Cable adaptador (USB-SERIAL) 1 fuente de
voltaje de 130, 112 y 12 VCD 1 mosfet (IRF 640) 1 opto acoplador
(4N28) Resistencias 10 k?, 220 ?, 560 ? Grupo Motor-Generador
(Ward-Leonard) 1 tacómetro 1 osciloscopio
Metodología 1. Se adquieren las curvas de comportamiento
del grupo Motor-Generador a velocidad de 1200 con la tarjeta de
adquisición de datos y LabView, ajustando el voltaje del
grupo Motor-Generador para obtener dichas velocidades medidas con
el tacómetro. 2. Se transforman los valores de velocidad
de rpm a rad/seg, para posteriormente dividir entre el voltaje de
referencia y obtener la constante K. 3. Se obtiene el modelo
matemático del sistema continuo y discreto del grupo
Motor-Generador a las distintas velocidades antes mencionadas con
un control Proporcional- Integral (Anexo). 4. Se grafican los
modelos matemáticos, tratando se igualar las graficas de
comportamiento de estos modelos, a los modelos obtenidos con
LabView. 5. Se obtienen los valores de las constantes kp y ki del
control PI. 10 | P á g i n a