Diseño y construcción de un módulo de control analógico tipo adelanto-atraso como herramienta de aprendizaje en la teoría de control / Design and construction of an analogue control module lead-lag type as a learning tool in control theory.
Resumo
Resumen
Los compensadores de adelanto y atraso aún son utilizados para el control de diversos sistemas reales, por lo cual es un tema indispensable en las cátedras de control automático de procesos. En la enseñanza de la teoría de control es cada vez más necesario contar con sistemas didácticos que ofrezcan la posibilidad de fortalecer los conocimientos teóricos con la práctica. El presente trabajo tiene por objetivo describir el diseño e implementación de un módulo de control basado en controladores de tipo adelanto-atraso como herramienta física en la enseñanza los principios teóricos del control automático. El módulo de control fue construido con elementos de fácil uso y bajo costo en Venezuela. Este presenta cuatro sub-módulos independientes: dos controladores y dos sistemas eléctricos a controlar, que pueden conectarse entre si. Los resultados obtenidos con el módulo de control difieren muy poco de las simulaciones. Este módulo diseñado permite al usuario desarrollar habilidades de análisis en los sistemas de control por la interacción amigable, sencilla y segura al momento de variar los parámetros del controlador.
Abstract
Lead-lag compensators are still used for the control of various real systems, therefore, they are an indispensable topic in the study of automatic process control. In the teaching of control theory, the need for didactic systems is evident to offer the possibility of experimenting with analog controllers, this way the theoretical knowledge is strengthened with practice. The object of this work is to describe the design and implementation of a control module based on lead-lag controllers as a physical tool in teaching the theoretical principles of automatic control. The control module was built with easy use and low cost elements in Venezuela. This module features four independent sub-modules: two controllers and two electrical systems to be controlled, which can be connected to each other. The results obtained with the control module slightly differ from the simulations. This designed module allows the user to develop analysis skills in control systems by single, friendly and safe interaction when varying controller parameters.
https://doi.org/10.22209/rt.v43n3a05
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Referências
Baldeón, J., Escorza, J., Chávez, D., & Camacho, O.: “Control for hexacopters: A sliding mode control and PID comparison”. Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia, Vol. 39, No. 3(2016), 137-144.
Ríos-Bolívar, A.: “Controller synthesis with compensation AW and performance in H2/H∞”. Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia., Vol. 30, No. 3 (2007), 263-272.
Ogata, K.: “Ingeniería de control moderna”. Pearson Educación, S.A., Madrid, 2010.
Kuo, B.: “Sistemas de control automático”. Prentice Hall, México, 1996.
Hassaan, G.: “Robustness of feedback first-order lag-lead, feedforward second-order lag-lead and feedforward first-order lag-lead compensators used with second-order processes”. International Journal of Advances in Engineering&Technology, Vol. 7, No.6(2015), 1711.
Martínez, J., Padilla, A., Rodríguez, E., Jiménez, A., & Orozco, H.: “Diseño de herramientas didácticas enfocadas al aprendizaje de sistemas de control utilizando instrumentación virtual”. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial, Vol. 14, No. 4 (2017), 424-433.
Deniz, M., Tatlicioglu, E., y Bayrak, A.: “Experimental Verification of Lead-Lag Compensators on a Twin Rotor System”. Electrical, Control and CommunicationEngineering, Vol. 14, No. 2 (2018), 164-171.
Jalali, S., & Shahgholian, G.: “Designing of power system stabilizer based on the root locus method with lead-lag controller and comparing it with PI controller in multi-machine power system”. Journal of Power Technologies, Vol. 98, No. 1 (2018), 45-56.
Dogruer, T., & Tan, N.: “Lead and lag controller design in fractional-order control systems”. Measurement and Control, (2019), doi:0020294019858094.
Silva, L., Pereira, R., Gonzatti, R., da Silva, L., Lambert-Torres, G., Mollica, D., & Santana Filho, J.: Low-cost didactic module for single-phase inverter teaching. In: IEEE (ed), 2017 Brazilian Power Electronics Conference (COBEP),(2017).doi: 10.1109/COBEP.2017.8257232.
Tapia, J., Rodas, A., & Camacho, O.: “Comparación de dos enfoques para la enseñanza en Control de Procesos: Simulación versus Implementación”. Revista Ibérica de Sistemas e Tecnologias de Informação, No.E23 (2019),206-219.
Brito, M., Melo, F, Freitas, L., Vieira, J., Coelho, E., Farias, V., & Freitas, L.: “Didactic platform for teaching of three-phase rectifier circuits in power electronics”. International Journal of ElectricalEngineeringEducation, Vol. 51, No. 4(2014), 279-291.
Bermúdez C.: “Diseño y construcción de un módulo didáctico de control analógico con controladores de tipo adelanto-atraso”. Tesis de Pregrado, Universidad de Los Andes, Mérida – Venezuela(2017).
Serra, G.: “Experimental approach applied to practical classes on digital control systems: a contribution from model-based control theory”. The International Journal of Electrical Engineering & Education, Vol. 57, No. 2(2020), 99-132.doi: 10.1177/0020720918788723
Takács, G., Gulan, M., Bavlna, J., Köplinger, R., Kováč, M., Mikuláš, E., & Salíni, R.: “HeatShield: a Low-Cost Didactic Device for Control Education Simulating 3D Printer Heater Blocks”. In: IEEE (ed), 2019 IEEE Global EngineeringEducationConference (EDUCON), (2019), 374-383.
Sánchez J.: “Diseño y construcción de un controlador PID analógico”.Tesis de Pregrado, Universidad de Los Andes, Mérida – Venezuela(2009).
Pruna, E., Chang, O., Jiménez, D., Pérez, A., Ávila, G., Escobar, I., & Gordon, A.:“Building a training module for modern control”. In: IEEE (ed), 2015 CHILEAN Conference on Electrical, Electronics Engineering, Information and Communication Technologies (CHILECON), (2015), 369-373.
Oltean, S., Dulău, M., & Duka, A.:“Didactic system for the experimental study of digital pid control structures”. Scientific Bulletin of the PetruMaior University of TarguMures, Vol. 13, No.2 (2016).
Andrade, R.: “Módulo didáctico para controlar nivel y caudal de agua, mediante sistema SCADA, PLC y algoritmo PID”. Revista de Investigaciones en Energía, Medio Ambiente y Tecnología, Vol. 4, No.2 (2020), 50-62.
Barba, C., & Eduardo, R.: “Desarrollo de práctica de automatización a través de un módulo didáctico con el plcsimatic s7-1200 para el control de electroválvulas”. Tesis de Grado, Universidad Técnica de Cotopaxi, La Mana – Ecuador (2017).
Koleff, L., Valentim, G., Rael, V., Marques, L., Komatsu, W., Pellini, E., & Matakas, L.: “Development of a Modular Open Source Power Electronics Didactic Platform”. In: IEEE (ed), 2019 IEEE 15th Brazilian Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), (2019).
Chávez, J., & Díaz, L.: “Work in Progress: Design and implementation of a didactic module with manual interface, PLC interface and PC serial interface for teaching process control techniques”. In: IEEE (ed), 2019 IEEE World Conference on Engineering Education (EDUNINE), (2019).
Magos, M., Chávez, J., Flores, Z., Sánchez, M., Zúniga, R., & Espinoza, D.: “Tablero didáctico para prácticas con controladores lógicos programables”. Pistas Educativas, Vol. 38, No. 120 (2018).
Dorf R &Bishop R.: “Ingeniería de control moderna”. PEARSON Prentice Hall, México 1998.
Fairchild Semiconductor. “Datasheet LM78XX/LM78XXA 3-Terminal 1 A Positive Voltage Regulator”, Fairchild Semiconductor Corporation (2006).
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