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Reporte de Practica numero 4, Ejercicios de Control Numérico Computadorizado

Incluye todos los comandos de scilab

Tipo: Ejercicios

2021/2022

Subido el 10/05/2023

osvaldo-belmares
osvaldo-belmares 🇲🇽

5 documentos

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Objetivo
Diseñar un compensador en adelanto por el método del lugar de las raíces. Para la
obtención de dicho compensador será necesaria la metodología o procedimiento de
diseño planteada en el desarrollo.
Introducción
Para esta tercer practica del laboratorio de Control Clásico se tendrá como objetivo el
analizar un sistema de control por el método de lugar geométrico de las raíces con el
software de scilab como apoyo. Como podemos recordar, con el LGR se puede observar el
comportamiento del sistema (relativo a la respuesta transitoria y la estabilidad) a medida
que se varían varios parámetros a la vez, como el sobrepaso, el tiempo de asentamiento y
el tiempo pico. Luego, esta información cualitativa puede ser verificada mediante el análisis
cuantitativo.
Para compensar en adelanto el sistema debe de tener características de la respuesta
transitoria no satisfactorias. Esto es, que los polos dominantes de lazo cerrado no se
encuentran sobre el lugar de las raíces del sistema original.
Procedimiento de diseño de adelanto
1. A partir de las especificaciones de desempeño, determine la ubicación deseada para
los polos dominantes en lazo cerrado.
2. Verifique si el punto deseado pertenece al lugar de las raíces, sino pertenece,
determine el ángulo necesario φ m que deberá contribuir el compensador en adelanto
para que el punto deseado pertenezca al lugar de las raíces.
3. Determine la ubicación del polo y del cero del compensador de adelanto, para que
este contribuya al ángulo φ m necesario.
4. Con la ubicación del polo y del cero del compensador se determina los parámetros α
y T.
5. La ganancia Kc del compensador se determina a partir de la condición de magnitud,
a fin de que los polos dominantes en lazo cerrado se encuentren en la ubicación
deseada.
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Objetivo

Diseñar un compensador en adelanto por el método del lugar de las raíces. Para la

obtención de dicho compensador será necesaria la metodología o procedimiento de

diseño planteada en el desarrollo.

Introducción

Para esta tercer practica del laboratorio de Control Clásico se tendrá como objetivo el analizar un sistema de control por el método de lugar geométrico de las raíces con el software de scilab como apoyo. Como podemos recordar, con el LGR se puede observar el comportamiento del sistema (relativo a la respuesta transitoria y la estabilidad) a medida que se varían varios parámetros a la vez, como el sobrepaso, el tiempo de asentamiento y el tiempo pico. Luego, esta información cualitativa puede ser verificada mediante el análisis cuantitativo. Para compensar en adelanto el sistema debe de tener características de la respuesta transitoria no satisfactorias. Esto es, que los polos dominantes de lazo cerrado no se encuentran sobre el lugar de las raíces del sistema original. Procedimiento de diseño de adelanto

  1. A partir de las especificaciones de desempeño, determine la ubicación deseada para los polos dominantes en lazo cerrado.
  2. Verifique si el punto deseado pertenece al lugar de las raíces, sino pertenece, determine el ángulo necesario φ m que deberá contribuir el compensador en adelanto para que el punto deseado pertenezca al lugar de las raíces.
  3. Determine la ubicación del polo y del cero del compensador de adelanto, para que este contribuya al ángulo φ m necesario.
  4. Con la ubicación del polo y del cero del compensador se determina los parámetros α y T.
  5. La ganancia Kc del compensador se determina a partir de la condición de magnitud, a fin de que los polos dominantes en lazo cerrado se encuentren en la ubicación deseada.

Desarrollo

Procedimiento de diseño.

  1. Con las especificaciones de funcionamiento se determina la posición deseada de las raíces dominantes de lazo cerrado (punto deseado sd). 4 4 𝑡𝑠 = = 0.7 ; 𝜁𝜔𝑛 = 𝜁𝜔𝑛 0. 5.7143 5.7143 𝑟𝑎𝑑 𝜔𝑛 𝑠𝑒𝑔 𝑠𝑑 𝑠𝑑 𝑠𝑑 = − 5 .7143 ± 𝑗 8. 6770
  2. Grafique e imprima el LGR del sistema sin compensar y determine de la gráfica si la localización de las raíces deseadas, se encuentran sobre el LGR. Se puede calcular la aportación del ángulo del sistema sobre el punto deseado de la siguiente manera. (El ángulo será de – 180° si el punto deseado pertenece al lugar de las raíces).

• Polo s con respecto sd= - 5.7143 + j8.6770 (0-5.7143) + j8.6770 = 10.

• Polo (s+9) con respecto sd=-5.7143 + j8.6770 (9-5.7143) + j8.6770 =

• Polo (s+18) con respecto sd=-5.7143 + j8.6770 (18-5.7143) + j8.6770 =

3. Si el punto deseado no pertenece al lugar de las raíces, se calcula el ángulo faltante

𝑚. Este ángulo debe ser proporcionado por la red de adelanto.

(El ángulo que aporta el sistema sobre el punto deseado más el ángulo que aporta el compensador en adelanto deberá ser igual a −180°).

4. Coloque el cero del compensador en adelanto 1/𝑇 abajo de la localización de la raíz

deseada. (se puede ubicar en otra posición). − 𝟏/𝝉 = −𝟓. 𝟕𝟏𝟒𝟑

5. Determine la localización del polo del compensador 1 tal que el ángulo proporcionado

αT por el compensador sobre la raíz deseada sea igual a 𝑚 (ángulo del cero menos el ángulo del polo). 𝑥

𝒙 = 𝟖. 𝟔𝟕𝟕𝟎(𝒕𝒂𝒏 47.8594°) = 9. 1 𝑫𝒂𝒅𝒐 𝒒𝒖𝒆 − = −𝟓. 𝟕𝟏𝟒𝟑 T 1 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 − = −5.7143 − 𝑥 = −5.7143 − 9.5893 = −𝟏𝟓. 𝟑𝟎𝟑𝟔 αT

6. La función de transferencia del compensador sería:

α𝑇

7. Calcule la función de transferencia del sistema compensado G(S)* Gc(S)

8. Evalúe la ganancia del sistema compensado Kc en el punto deseado. Esto se logra

graficando el lugar de las raíces del sistema compensado y colocando el cursor sobre el punto deseado Kc. Polo : (s+15.3036) con respecto sd= - 5.7143 + j8.6770 (15.3036-5.7143) + j8.6770 = 12.9323 ∡42.1408°. Cero : (s+5.7143) con respecto sd= - 5.7143 + j8.6770 (5.7143-5.7143) + j8.6770 = 8.6770∡90°. Para calcular la ganancia se utiliza la condición de magnitud: |1 + 𝐺𝑐𝐺𝐻(𝑠)| = 0

  1. Determine todas las raíces de lazo cerrado del sistema compensado con la ganancia determinada Kc.

11.Obtenga la respuesta en el tiempo del sistema compensado con la ganancia determinada Kc y determine sus características (ζ Mp, tp, Wn, ts) de la gráfica. Compare estos valores con los valores de diseño, especificados al inicio. Sistema Compensado Sistema diseñado:

12.Determine el coeficiente estático de error de velocidad Kv del sistema sin compensar y del sistema compensado. Sistema sin compensar: 𝑠(900) 𝐾𝑣 = lim 𝑠𝐺𝐻(𝑠) = lim 𝑠→ 𝑠→0 𝑠(𝑠 + 9)(𝑠 + 18) Kv = 𝑲𝒗 = 𝟓. 𝟓𝟓𝟓 Sistema compensado: 𝑠(900)(2.4(𝑠 + 5.7143)) 𝐾𝑣 = lim 𝑠𝐺𝑐𝐺𝐻(𝑠) = lim 𝑠→0 𝑠→0 𝑠(𝑠 + 9)(𝑠 + 18)(𝑠 + 15.3036) Kv = 𝑲𝒗 = 𝟒. 𝟗𝟕