Diseño e implementación de control PID digital para sistemas rectilíneos de masa-amortiguador
Autores: Al-Baidhani, Humam; Kazimierczuk, Marian K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño e implementación de control PID digital para sistemas rectilíneos de masa-amortiguador
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Sistemas mecánicos
Elementos masa-amortiguador-resorte
Dinámica del sistema
Estabilidad
Ley de control
Controlador PID
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas mecánicos fueron modelados utilizando varias combinaciones de elementos masa-amortiguador-resorte para analizar la dinámica del sistema y mejorar la estabilidad del sistema. Debido a la propiedad de estabilidad marginal del sistema rectilíneo masa-amortiguador, se requiere una ley de control adecuada para controlar la posición de la masa con precisión, mejorar la estabilidad relativa y potenciar la respuesta dinámica. En este documento, se derivó y analizó primero un modelo matemático del sistema electromecánico. A continuación, se desarrolló un controlador PID digital basado en la técnica del lugar de las raíces, y se presenta un procedimiento de diseño sistemático en detalle. El sistema de control digital propuesto fue simulado en MATLAB y comparado con otros esquemas de control para verificar su rendimiento de seguimiento y características de respuesta transitoria. Además, se implementó el algoritmo de control PID digital del sistema rectilíneo masa-amortiguador a través de la plataforma dSPACE para investigar el rendimiento del sistema de control en tiempo real y validar la metodología de diseño de control. Se ha demostrado que el controlador PID digital produce un porcentaje de sobrepico cero, una respuesta transitoria rápida, márgenes de estabilidad adecuados y error en estado estacionario cero.
Descripción
Los sistemas mecánicos fueron modelados utilizando varias combinaciones de elementos masa-amortiguador-resorte para analizar la dinámica del sistema y mejorar la estabilidad del sistema. Debido a la propiedad de estabilidad marginal del sistema rectilíneo masa-amortiguador, se requiere una ley de control adecuada para controlar la posición de la masa con precisión, mejorar la estabilidad relativa y potenciar la respuesta dinámica. En este documento, se derivó y analizó primero un modelo matemático del sistema electromecánico. A continuación, se desarrolló un controlador PID digital basado en la técnica del lugar de las raíces, y se presenta un procedimiento de diseño sistemático en detalle. El sistema de control digital propuesto fue simulado en MATLAB y comparado con otros esquemas de control para verificar su rendimiento de seguimiento y características de respuesta transitoria. Además, se implementó el algoritmo de control PID digital del sistema rectilíneo masa-amortiguador a través de la plataforma dSPACE para investigar el rendimiento del sistema de control en tiempo real y validar la metodología de diseño de control. Se ha demostrado que el controlador PID digital produce un porcentaje de sobrepico cero, una respuesta transitoria rápida, márgenes de estabilidad adecuados y error en estado estacionario cero.