Este documento describe el diseño de un controlador PID para regular la posición de un servomotor de corriente directa utilizando amplificadores operacionales LM741, transistores TIP41 y TIP42, resistencias y potenciómetros. Explica los componentes del circuito, incluido un sumador, amplificadores proporcionales y de potencia, y proporciona diagramas del circuito PID propuesto.

1. UNIVERSIDAD TECNICA DE
AMBATO
Ingeniería en Procesos de
Automatización
TEMA:
CONTROL DEL MOTOR CON PID
Nivel: Quinto industrial
Asignatura: ELECTRINICA DE POTENCIA
Integrantes:
Jorge Chisaguano
Valeria Chaluiz

2. INTRODUCCIÓN:
El control automático desempeña un papel importante
en los procesos de manufactura, industriales, navales,
aeroespaciales, robótica, económicos, biológicos, etc.
Como el control automático va ligado prácticamente a
todas las ingenierías (eléctrica, electrónica, mecánica,
sistemas, industrial, química, etc.), este documento ha
sido desarrollado sin preferencia hacia alguna disciplina
determinada, de tal manera que permita al lector
construir un controlador PID análogo sin que sea
necesario tener conocimientos previos en electrónica

3. IMPORTANCIA DEL TEMA ESCOGIDO:
Un controlador PID corrige el error entre un
valor medido y el valor que se quiere obtener
calculándolo y luego sacando una acción
correctora que puede ajustar al proceso
acorde. El algoritmo de cálculo del control PID
se da en tres parámetros distintos: el
proporcional, el integral, y el derivativo. El
valor Proporcional de terminal a reacción del
error actual. El Integral genera una corrección
proporcional a la integral del error, esto nos
asegura que aplicando un esfuerzo de control
suficiente, el error de seguimiento se reduce a
cero.

4. CONTROLADOR PROPORCIONAL
INTEGRAL DERIVATIVO
(PID)
La acción del control proporcional integral
derivativo (PID) genera una señal resultado
de la combinación de la acción
proporcional, integral y derivativa
conjuntamente.

5. LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS
CONTROLADORES P, I, Y D
Un
controlador proporcional (Kp) tendrá el efecto
de reducir el tiempo de elevación y reducirá, sin
jamás eliminar, el error de estado estacionario.
Un control integral (Ki) tendrá el efecto de eliminar
el error de estado estacionario, pero puede empeorar
la respuesta transitoria.
Un control derivativo (Kd) tendrá el efecto de
incrementar la estabilidad del sistema, reduciendo el
sobrepico, y mejorando la respuesta transitoria.
Los efectos de cada uno de los controladores Kp,
Kd, y Ki en un sistema a lazo cerrado se resumen en
la tabla de abajo.

6. TIPOS DE ACCIONES DE CONTROL
Hay tres tipos de acciones básicas de control (lineal):
(P)
(I)
: Proporcional
: Integral
(D)
: Derivativa
Todas ellas actúan sobre el error, e(t).

7. ESTRUCTURA DEL PID
Consideremos un lazo de control de una entrada y una
salida (SISO) de un grado de libertad:

8. CIRCUITO PLANTEADO
CONTROL DEL MOTOR CON PID
Se requiere diseñar y construir un controlador PID
para regular la posición de un servomotor de corriente
directa.
La figura 1 muestra el diagrama de bloques del
sistema controlado, en donde:

9. UBICACIÓN DEL CONTROLADOR DENTRO DE UN
LAZO CERRADO DE CONTROL SIMPLE

10. DESCRIPCION DE LOS ELEMENTOS:
MOTOR DC:
Un motor de cd de imán permanente
de 3,6 9 o 12 voltios que no consuma
más de 1 amperio

11. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
LM741
DESCRIPCION
DIAGRAMS DE CONECCION
CARACTERISTICAS

12. DESCRIPCIÓN:
La serie LM741 son amplificadores
operacionales de propósito general. Está
dirigido a una amplia gama de aplicaciones
analógicas. La alta ganancia y un amplio rango
de tensión de servicio proporcionan un
rendimiento superior en intergrator,
amplificador sumador, y aplicaciones de
información general.
Son Directos, párrafo sustituir una las 709C,
LM201, MC1439 y 748 en la Mayoría de las
Aplicaciones.

13. DIAGRAMA DE CONEXIONES:

14. CARACTERÍSTICAS
• Protección contra corto circuito
• Excelente estabilidad de la temperatura
• La compensación de frecuencia interna
• Entrada de alto rango de tensión
• Nulo de compensación

15. TRANSISTOR TIP 41
DESCRIPCION
DIAGRAMS DE CONECCION
CARACTERISTICAS

16. DESCRIPCIÓN:
Transistores Básicamente un transistor puede
controlar una corriente muy grande a partir de
una muy pequeña. muy común en los
amplificadores de audio. En general son del
tipo NPN y PNP, sus terminales son;
Colector, Base y Emisor.
Los valores máximos absolutos a
25 ° C temperatura de la caja (a
menos que se indique lo contrario)

17. DIAGRAMA DE CONEXIONES:

18. CARACTERÍSTICAS:
Diseñado para uso complementario con la
TIP42 Series
● 65 W a 25 ° C temperatura de la caja
● 6 A Corriente continua del colector
● 10 A Corriente de colector máxima
● especificado por el cliente Selecciones disponibles

19. TRANSISTOR TIP 42
DESCRIPCION
DIAGRAMS DE CONECCION
CARACTERISTICAS

20. DESCRIPCIÓN:

21. DIAGRAMA DE CONEXIONES:

22. CARACTERÍSTICAS:
Medio de energía lineal de la
conmutación
Complemento de
TIP41/TIP41A/TIP41B/TIP41C

23. POTENCIÓMETROS LINEALES
Potenciómetros Son resistencias
variables, en su interior tienen una pista
de carbón y un cursor que la recorre.
Según la posición del cursor el valor de
la resistencia de este componente
cambiará.

24. RESISTENCIAS:
Resistencias o Resistores Presentan
una cierta resistencia al paso de la
corriente, sus valores están dados en
Ohmios, según un Código decolores .

25. DIAGRAMA DEL CIRCUITO:

26. SUMADOR
El sumador, o comparador, se puede construir con
el amplificador operacional LM741 conectado como
muestra la figura 8, en la cual se puede apreciar
que el voltaje de salida (terminal 6) es igual a la
diferencia de los voltajes de entradas (aplicados a
los terminales 3 y 2), que en nuestro caso serán la
referencia, r, y la salida del potenciómetro y.

27. AMPLIFICADOR
(CONTROL
PROPORCIONAL)
Se puede apreciar que el voltaje de
salida, Vo, es igual al voltaje de
entrada, Vi, amplificado R2/R1
veces, pero con polaridad inversa.
Para corregir la polaridad se debe
emplear otro amplificador
inversor, en cascada, con ganancia
igual a 1, es decir, con R2 =
R1, como muestra la figura 10. Se
recomienda utilizar para R1
resistencias de valor 39 KW , para
R2 de 1KW y para R3 una
resistencia variable (potenciómetro)
linealmente de 0 a 100 KW , para
conseguir variar la ganancia del
controlador desde 0 hasta 100
aproximadamente.

28. AMPLIFICADOR DE POTENCIA