UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE PAPEL QUE UTILIZA UN RODILLO CONDUCIDO POR UN MOTOR DE CC CONTROLADO POR POSICION

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El estado inicial (estado 1) espera que el usuario haga clic en el botón de comando Inicio / Reanudar. Una vez que se hace clic en este botón y hay trabajo pendiente en la lista, el programa pasa por una serie de actividades antes de pasar al estado de ejecución (estado 2). Estas actividades incluyen actualizar pantallas relacionadas con el trabajo actual, generar los datos de trayectoria deseados a partir de la información de trabajo dada y dibujar la trayectoria deseada en el panel de control. El listado de códigos para generar los datos de trayectoria deseados se muestra en la Figura 10.19. Obsérvese que la rutina de generación de trayectorias puede generar un perfil con un intervalo de tiempo de aceleración fija (Ta) o un intervalo de tiempo de aceleración variable, dependiendo de la configuración del indicador FixedAccelerationRate. Este último caso mantiene la velocidad de aceleración constante para cualquier velocidad constante deseada. La rutina de generación de trayectorias maneja también el caso en el que no hay un intervalo de velocidad constante, lo que ocurre cuando el desplazamiento deseado es corto. En este caso, el perfil de velocidad resultante es triangular y no trapezoidal.

En la parte de entrada del estado de ejecución, el programa registra la posición inicial del rodillo. En la parte activa del estado, el programa realiza un control de ciclo cerrado PI (véase la Sección 9.6) de la posición del rodillo cada intervalo de Tsamp, donde los desplazamientos de rodillo actuales y deseados se suministran a la función de control PI para calcular la salida de control que Se envía al motor a través del convertidor D / A (véase la sección 5.4). El desplazamiento deseado del rodillo se actualiza cada intervalo Tupdate, donde el intervalo Tupdate (10 ms) es normalmente mayor que el intervalo Tsamp. El contador de rendimiento (consulte la sección 6.3.3) se utiliza para obtener información de temporización, ya que el temporizador incorporado en VBE tiene una resolución aproximada de unos 15 ms y se utilizó un valor Tsamp de 1 ms. El perfil de posición actual se actualiza en el panel de dibujo cada intervalo Tupdate.

El ControlTask vuelve al estado inicial cuando se ha completado el tiempo de viaje para el tiempo de trabajo actual o cuando el usuario ha emitido el comando Abort. En la terminación normal, el usuario puede hacer clic en el botón de comando Guardar para guardar en un archivo los datos reales (o simulados) y deseados de desplazamiento de rodillos en función del tiempo.

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Figura 10.19 Código VBE para la generación de la trayectoria deseada

La información de retroalimentación del codificador incremental que está conectada al motor es leída por un contador de hardware de 24 bits que forma parte de la tarjeta de codificación de cuadratura de cuatro canales PCI-QUAD04 de Measurement Computing. El diagrama de conexión para el codificador y el tablero del contador se muestran en la Figura 10.20. Tenga en cuenta que el contador de 24 bits se desbordará una vez cada 16,77 millones de recuentos. Esto es más que suficiente para dispensar completamente un rollo de papel de 1000 hojas. El código de los comandos Añadir trabajo y Eliminar trabajo que gestionan la lista de trabajos se muestra en la Figura 10.21. Tenga en cuenta que las variables Velocidad y Hojas que aparecen en la función AddJob se actualizan en el código que maneja el evento asociado a la selección de los botones de radio de velocidad o número de hoja, respectivamente.

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MODELADO Y SIMULACIÓN DEL SISTEMA

En este sistema, el desplazamiento angular del rodillo accionado se utiliza para controlar la cantidad de papel a dispensar. Debido al uso de un motor DC de engranajes, cualquier par aplicado al rodillo accionado por la tensión en el papel tiene un impacto mínimo en el eje del motor. El par debido a la fricción en los cojinetes del motor y engranajes tiene un efecto más importante. Para identificar la dinámica del sistema, se aplica al motor una serie de tensiones de entrada escalonada y se registra el desplazamiento angular del motor utilizando el software de PC que se ha discutido en la sección anterior. Para obtener estos datos, el indicador OpenLoop se estableció en true (ver Figura 10.17). En la figura 10.22 se muestra un gráfico de la respuesta de posición de entrada de paso de bucle abierto para tres tensiones de entrada diferentes enviadas por el D / A al amplificador. La figura muestra que el sistema es no lineal, ya que la posición final alcanzada para cada tensión de entrada no es proporcional a la tensión de entrada. Esta no linealidad se debe principalmente a la fricción no lineal, que es típica de muchos sistemas de posicionamiento.

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Los datos de posición se diferencian digitalmente para obtener la respuesta de velocidad. En la figura 10.23 se muestra un gráfico de las respuestas de la posición de lazo abierto y del paso de la velocidad. Utilizando los datos de velocidad para el caso de 6 V, se pueden identificar los parámetros de un modelo lineal de primer orden como se discute en la Sección 9.5. El modelo, que relaciona la velocidad de salida del rodillo accionado (pulgadas / s) con la tensión de entrada aplicada al amplificador, está dado por la ecuación (10.1), y se utilizará en el diseño de un controlador de realimentación para controlar el rodillo Movimiento en la siguiente sección.

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En el modelo, ks es la ganancia en bucle abierto del sistema, y es la constante de tiempo del sistema. La respuesta de paso de posición de bucle abierto del modelo dinámico dado por la ecuación (10.1) fue simulada, y la respuesta simulada se representa en la figura 10.22. Los datos se obtienen colocando los indicadores OpenLoop y Simulation en 'true' en el software. Obsérvese la correspondencia estrecha entre la respuesta real y simulada para el caso 6 V (que es el caso en el que se basa el modelo), pero la divergencia para el caso 5 y 7 V.

SIMULACIÓN DEL CONTROLADOR DE RETROALIMENTACIÓN EN MATLAB

En Simulink se creó un modelo de controlador de bucle cerrado PI para simular la respuesta del sistema. El modelo se muestra en la figura