INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PUEBLA

INSTRUMENTACION

Reporte No. 10

SISTEMA DE CONTROL PID

Profesor:

RAFAEL DAVILA BAEZ

Equipo:

DÍAZ MORA JUAN CARLOSLABRA VELASCO ITAHI

NICOLÁS PÉREZ ROSY ANDREASÁNCHEZ MUÑOZ GUSTAVO

VILLANUEVA FERNÁNDEZ NOEMÍGUZMAN BAZAN LEONEL SAITH

Objetivo

Elaborar un sistema de control PID para mantener constante una temperatura de 40° usando un sensor de temperatura, de manera que el encendido de un ventilador sea proporcional al valor existente de error entre el valor deseado con el valor medido.

Conclusiones

Se llegaron a cumplir los objetivos establecidos en un inicio manteniendo una temperatura constante de 40° esto con ayuda del ventilador que comienza a funcionar conforme a lo que el sistema necesita pues en este caso solo controlamos el sistema de enfriamiento de manera que el sistema de calefacción se encuentra trabajando a todo momento y el ventilador es el único encargado de mantener los niveles de temperatura controlados, el inconveniente de este tipo de control es que al ser digital depende del tiempo de muestreo en el que se realiza la medición de la temperatura, el cual si es un tiempo muy grande, es posible que no se puedan detectar variaciones peligrosas que puedan perjudicar al sistema, inconveniente que no presenta el control analógico debido a que este trabaja en un tiempo real.

Desarrollo

En esta práctica se recurrió al problema de control de temperatura realizado en la práctica ON-OFF y en la practica 1, como se ha inferido, al mismo tiempo en que se ha avanzado en las practicas se ha aumentado la complejidad del lazo de control de manera de que se convierta en un control más preciso y estable. Es por esto que aquí se busca tener una salida proporcional que permita que mientras el valor medido en el sensor este lejos del establecido, se obtenga la potencia máxima de nuestro ventilador y conforme se vaya acercando el valor de entrada con el de referencia la potencia en del mismo disminuya hasta volverse cero cuando el error sea cero.

Es por eso que se buscó la manera de realizar este tipo de control decidiéndose usar un micro controlador muy popular denominado arduino uno, ya que este tipo de controlador cuenta con una librería especial dedicada a este tipo de control, por lo que solo se necesitó establecer algunos parámetros de inicio así como algunos datos provenientes de la caracterización del sensor, el cual para este caso se cambió a un LM35, que consiste en un sensor de temperatura, el cual es muy estable y popular y únicamente necesita de una alimentación de 5v para dar una salida proporcional a la temperatura medida, y del cual se puede obtener fácilmente su hoja de datos así como su curva de respuesta característica.

Figura 1circuito de control con PWM.

El principio de funcionamiento es el siguiente, la salida del sensor de temperatura entrara al arduino en la entrada analógica A4 donde primero se convierte la señal analógica a digital para que sea comparada con el valor establecido de temperatura de acuerdo a una tabla introducida previamente en su código de programación, una vez hecho esto se decide qué frecuencia de pulso se presentara a la salida digital del pin 9, dicho pulso entrara a un transistor de efecto de campo el cual tendrá como carga el motor del ventilador de esta manera el transistor entrara en conducción solo cuando el nivel del pulso sea alto y de esta forma es como la velocidad del motor se verá controlada de acuerdo a la temperatura que el sensor presente.

Algunas partes importantes dentro del código del arduino son las siguientes:

Constantes de ganancia

#define cte_kp 500.0 //300

#define cte_ki 10.0 //5.0

#define cte_kd 3500.0

#define target1 40.0

#define target2 35.0

División de frecuencia

0x01 1 31250

0x02 8 3906.25

0x03 64 488.28125

En esta parte se declaran las constantes de ganancia para el factor integral, proporcional y derivativo del sistema así como los puntos de control los cuales serán los 40 grados deseados y un nivel de operación seguro que es de 35 grados.

Aquí se enlista el rango de frecuencia con el que se controlara la velocidad del ventilador, siendo la frecuencia máxima de 32khz y la mínima de 126hz.

0x04 256 122.0703125

0x05 1024 30.517578125

TCCR1B=TCCR1B & 0b11111000 | 0x01;

Pwm de salida

dutycycle=(int)Proportional+ (int)Integral + (int)Derivative;

if (dutycycle <0)

{ dutycycle=0;}

else if (dutycycle>255)

{ dutycycle=255;}

Aquí se establece la frecuencia de salida la cual será igual a la suma del valor proporcional, integral y derivativo que el programa considere adecuado para que el sistema vuelva a un nivel adecuado de operación.

Figura 2 circuito funcionando, control a 35°.Figura 3 circuito armado y probado.

Figura 4 evidencia de la práctica entregada.