Implementación de un manipulador vertical electroneumático de carga con controlador PID mas filtro de media móvil para pesos variables

Date
2016
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Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
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Abstract
En el presente trabajo se presenta el diseño y la implementación de un sistema manipulador electro neumático vertical para cargas variables con un controlador PID más filtro de media móvil, el sistema antes mencionado consta de un actuador neumático, una celda de carga tipo S encargada de enviar la señal correspondiente al peso que va a ser levantado, un PLC S7-1200 que enviará la señal de control a una válvula transductora y esta a su vez enviará la señal análoga al actuador neumático para sostener dicho peso. Para hallar el modelo de la planta se utilizó inicialmente la ecuación de la fuerza (segunda ley de Newton), incluyendo la ley universal de los gases y las constantes de la válvula y el cilindro utilizados para la implementación del prototipo, seguido a esto se propuso hallar los parámetros del controlador PID mediante el método de sintonización de Ziegler – Nichols, en este punto se trato primero de llevar el modelo de tercer orden a uno de primer orden con retardo mediante el toolbox identi de matlab y de esta manera obtener los valores correspondientes al tiempo integral, tiempo derivativo y ganancia, este paso no se pudo llevar a cabo debido a que las aproximaciones no se podían dar, ya que el sistema en lazo abierto no es estable por la acción del polo en el origen, por esta razón se hizo uso del segundo método de sintonización de Ziegler – Nichols que corresponde a hacer que el sistema tenga unas oscilaciones sostenidas y de esta forma, valiéndose de la ganancia que genera las oscilaciones en el sistema y el periodo entre picos se lograran hallar los parámetros del controlador, obteniendo como resultado el controlador PID para el sistema, además de esto se buscó un controlador adicional que satisficiera el correcto funcionamiento de la planta, para esto se diseñó un controlador – observador de orden completo, el cual a pesar de no tener relación directa con un PID deja una idea clara de cómo controlar el proceso para brindar recomendaciones para posteriores implementaciones, paso seguido se realizó el filtro de media móvil deseado para que el sistema tenga un retardo en su accionamiento y se eviten accidentes por la velocidad del desplazamiento del actuador.8Se diseñó el prototipo virtual y de este se pasó al prototipo físico, programando inicialmente el PLC a utilizar con los parámetros hallados para el controlador PID más su filtro de media móvil, mediante el software TIA V13, se realizaron las pruebas para que este cumpliera con la función para la cual fue diseñado, lo cual no fue posible debido a que la ganancia era muy pequeña para lograr cambios en el sistema por lo que se realizaron ajustes en los parámetros del controlador y de esta forma el prototipo funcionó correctamente
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Procesamiento de señales. Controlador de lógica programable. Electroneumática. Controladores PID.
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