Técnicas basadas en realimentación de estados e identificación en la frecuencia para el control del motor DC

Abstract

La presente tesis desarrolla las técnicas de control basadas en la realimentación de estados e identificación del modelo motor DC en el dominio de la frecuencia. En la teoría de control lineal la exactitud del modelo es muy importante para reali.1.ar el diseño del control de la posición de un sistema motor DC (Direct Current). El sistema emplea un motor DC, debido a que es ampliamente usado en diferentes aplicaciones. entre ellas. controlar manipuladores robóticos. sistemas de posicionamiento u aplicaciones en donde haya movimiento y se requieran de actuadores. Para este estudio, se ha organizado el trabajo en seis capítulos de la siguiente forma: En el capítulo I daremos el enunciado formal del problema de control a resolver, como es la posición del eje del motor DC. Se hace referencia a la descripción de símbolos, variables y parámetros usados en el diseño de nuestro sistema. Se plantea el objetivo de la tesis y se dan los alcances del trabajo. Así mismo se formula la hipótesis del problema de control a cuál se desea solucionar. En el capítulo II, se expondrá el modelamiento matemático del sistema de control del motor DC.

En el capítulo III, se expondrá el método de identificación de sistemas basados en el dominio de la frecuencia, se obtiene la función de transferencia del modelo del motor DC. Se realiza el proceso de la data de la velocidad angular desde el algoritmo no paramétrico denominado ajuste de la curva por interpolación lineal en el dominio de la frecuencia.

En el capítulo IV, se expondrá el diseño del control basado en un observador de estados realimentado. Desarrollaremos la teoría de los observadores de estado de orden completo y de orden reducido. Propondremos la equivalencia para obtención de la ley de control usando un observador de orden reducido para concluir con el estudio del modelo interno. Analizaremos cuatro casos desde los sistemas de baja complejidad hasta los sistemas de alta complejidad.

En el capítulo V, se desarrolla el control para el proceso en tiempo continuo, para ello se realiza el control del proceso en base al algoritmo de control Proporcional-Integral-Derivativo (PID). Se realiza el diseño del controlador basado en un observador de estado realimentado a partir del controlador clásico PID. Se optimiza los parámetros del controlador PlD en base a la técnica del anti-windup para mejorar el sobrepaso máximo y tiempo de establecimiento.

En el capítulo VI se desarrolla el control para el proceso en tiempo discreto, para ello se realiza el control del proceso en base al algoritmo de control PID discreto. Se realiza el diseño del controlador basado en un observador de estado realimentado a partir del controlador PID discreto.

Finalmente, se presentan las conclusiones del presente trabajo indicando el rendimiento del control desarrolladas en los capítulos IV y V, en el Apéndice A se presentan los lemas acerca de la observabilidad completa y en el Apéndice B se presentan las especificaciones técnicas del motor DC con encoder incremental.