Source: https://es.scribd.com/document/398453414/Guia-de-Practica-3
Timestamp: 2019-04-18 17:02:00+00:00

Document:
Guía de Práctica 3
Cargado por Leo Ormaza
Diseño de Un Banco Para Pruebas de Excentricidad en Ejes de Los Rotores Principales de Helicopteros Medianos
ejercicios matlab cat1
LIBRO MATLAT.pdf
Sesion1-CursoMatlab
velesaca_pdf20
Formato: Guía de Práctica de
Laboratorio / Talleres / Centros de
El propósito del presente documento es definir un estándar para elaborar documentación de
guías de práctica de laboratorio, talleres o centros de simulación de las Carreras de la
Vicerrectorado Docente
Universidad Politécnica Salesiana, con la finalidad de lograr una homogenización en la
presentación de la información por parte del personal académico y técnico docente.
Código del Formato: GUIA-PRL-001
Versión: VF1.0
Elaborado por: Directores de Área del Conocimiento
Fecha de elaboración: 2016/04/01
Revisado por: Consejo Académico
Fecha de revisión: 2016/04/06
Aprobado por: Lauro Fernando Pesántez Avilés
Fecha de aprobación: 2016/14/06
Nivel de confidencialidad: Interno
Formatos  Formato de Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación – para Docentes  Formato de Informe de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación – para Estudiantes Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Alcance El presente estándar será aplicado a toda la documentación referente a informes de prácticas de laboratorio. talleres o centros de simulación de las Carreras de la Universidad Politécnica Salesiana.
Exposición La Planta Twin Rotor MIMO System (véase la figura 1) es un sistema de enseñanza aplicado al campo de Control. 1 . Equipos. 3. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación FORMATO DE GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO / TALLERES / CENTROS DE SIMULACIÓN – PARA DOCENTES CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA ASIGNATURA: TEORIA DE CONTROL NRO. Su comportamiento se asemeja a un helicóptero. - INSTRUCCIONES (Detallar las 32 bits Software SIMULINK 1 instrucciones que se dará al  Software MATLAB® 1 estudiante): 3. 2. Utilizar la herramienta N4SID de Matlab® para realizar la identificación lineal del PITCH Rotor del equipo Twin Rotor MIMO System. PRÁCTICA: 3 TÍTULO PRÁCTICA: Identificación de pitch rotor del twin rotor mimo system OBJETIVO 1. Interactuar con la herramienta de identificación N4SID de Matlab® para obtener la mejor representación del proceso. Windows 7. Generar un registro de datos de entrada y salida del proceso y exportarlos hacia la herramienta de identificación en el formato adecuado. creado por Feedback Instruments Limited. Generar una señal PRBS (Pseudo-random binary signal) como herramienta de excitación del proceso. Conocer los componentes que conforman el equipo Twin Rotor MIMO System.O. 5. con acoplamiento cruzado significativo. Requisitos y conocimientos previos  Software SIMULINK  Software MATLAB® 2. pero el ángulo de ataque de los rotores es fijo y las fuerzas aerodinámicas son controlados por la variación de las velocidades de los motores. El sistema de doble rotor demuestra los principios de un sistema MIMO no lineal. instrumentos y software Descripción Cantidad Marca Identificación / serie Computadora S. 1. [1] Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . 4.
Para la comunicación entre el sistema y el computador se requiere de una tarjeta PCI Advantech la cual permite crear un entorno de desarrollo de sistemas de control digital. La fuerza aerodinámica se controla variando la velocidad de los rotores. En ambos extremos de la viga hay rotores (rotor principal y de cola) impulsadas por motores de corriente continua. y dos correspondientes a velocidades angulares. Desde el punto de vista del control ejemplifica un sistema no lineal de orden superior con acoplamientos cruzados significativos.[2] Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . Por lo tanto. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 1. [2] En un helicóptero normal. Un brazo de contrapeso con un peso en su extremo se fija a la viga en el pivote. [1] El acoplamiento cruzado significativo entre las acciones de los rotores influye en las dos posiciones angulares. El TRMS consiste en un eje de pivoteo en su base de tal manera que puede girar libremente tanto en los planos horizontal y vertical. las entradas de control son las tensiones de alimentación de los motores de corriente continua. Es posible la implementación de controladores en tiempo real. El sistema de enseñanza de laboratorio está construido de manera que el ángulo de ataque es fijo. la fuerza aerodinámica se controla cambiando el ángulo de ataque. Un cambio en los resultados de valor de tensión permite un cambio de la velocidad de rotación de la hélice que resulta en un cambio de la posición correspondiente de la viga (beam) (véase la figura 2). El estado de la viga se describe por cuatro variables de proceso: ángulos horizontales y verticales medidos por sensores de posición montados en el pivote. TRMS Sistema de Control. los modelos de procesos de control así como también de identificación están diseñados en Simulink™.
[1] Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . El TRMS es una planta MIMO esto quiere decir múltiples entradas –múltiples salidas. Esquema simplificado del sistema TRMS. cada rotor influye en ambos ángulos de posición.Helicóptero como sistema de enseñanza de laboratorio. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 2. Figura 3. En la figura 3 se presenta un esquema simplificado del TRMS. [2] Cabe recordar la importancia de los acoplamientos cruzados entre las acciones de los rotores.
se cargará una interfaz como se muestra en la figura 4. 4. La posición de la viga (beam) se mide con los medios de codificadores incrementales. Diagrama del proceso ACTIVIDADES POR DESARROLLAR (Anotar las actividades que deberá seguir el estudiante para el cumplimiento de la práctica) 1) Abrir el acceso directo del software TRMS Simulink Models 2) Una vez cargado el software. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación El TRMS es controlado mediante dos entradas U1 y U2. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 .mdl” Modificar la constante que se multiplica por la señal PRBS Y ver encendido el TRMS Posicionar el Real- Time Workshop” y dar clic sobre “Buil Model Cargar el Script “n4sid_compare. Así.m” Ejecutar Command Window de Matlab® Figura 7. la dinámica del cruce de acoplamientos son una de las características clave de la TRMS. En el TRMS hay que recordar que el establecimiento de las condiciones iniciales adecuadas es de suma importancia. Proceso TRMS Simulink Models buscar el modelo “Pitch_Ident_prbs_cu adrado. cada vez que se ejecuta la simulación en tiempo real. que proporcionan una señal de posición relativa.
4) Una vez abierto el modelo de identificación se carga una interfaz como la que se muestra en la figura 6. Interfaz TRMS Models 3) Sobre esta interfaz dar clic en “open”. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 4. Ubicación del modelo para identificación del PITCH Rotor. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . (véase la figura 5) Figura 5.mdl” ubicado en la dirección: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\GUARDE AQUÍ SUS DOCUMENTOS\Twin Rotor MIMO System 33-220\IDENTIFICACION PRBS. seguido a esto buscar el modelo “Pitch_Ident_prbs_cuadrado.
Interfaz modelo de identificación del Pitch Rotor. En la cual tenemos los siguientes elementos:  PCI 1711 Lab I/O Block Feedback Encoder: es un bloque universal de Feedback el cual lee dos valores de 16 bits. Parámetros – Bloque Feedback Encoder. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 6. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . Figura 7. Este bloque tiene tres parámetros de configuración: el tiempo de muestreo. Este bloque cuenta con dos parámetros los cuales son: el tiempo de muestreo y el canal de salida el cual puede ser 1 o 2 según el actuador que se quiera enviar la señal ya sea el Pitch o el Yaw. en este caso es usado para la lectura de los sensores tanto del Pitch como del Yaw.[3]  PCI 1711 Lab I/O Block Feedback DAC: es el bloque encargado de enviar las señales analógicas de voltaje hacia los actuadores del sistema. (véase la figura 7). el offset del canal 1 y el offset del canal 2. (véase la figura 8).
mientras mas grande sea el valor de esta constante el sistema trabajará en un rango mas amplio lo que provocará que el sistema tenga una menor aproximación en el proceso de validación de la función de transferencia.6 3 0. 6) Verificar el bloqueo del eje Yaw para un desplazamiento solo en el eje vertical. 7) Modificar la constante que se multiplica por la señal PRBS según indica la tabla 1 para cada prueba.3 2 0. Amplitud de señal PRBS Repetir el proceso desde el punto 8 hasta 13 para cada prueba. 8) Sobre el modelo de identificación dar clic en el menú “Tools”. Prueba Valor de constante 1 0. Esta constante modificará el rango de trabajo del sistema. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 8.2 Tabla 1. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . Este bloque implementa LFSR usando un simple generador de registro de desplazamiento (SSR G. o Fibonacci) de configuración. el cual se ubica en la parte posterior del mismo. luego posicionar el puntero sobre el submenú “aq1” como se observa en la figura 9.9 4 1 5 1. 5) Verificar que el interruptor de encendido del TRMS se encuentre en estado “ON”. Parámetros – Bloque Feedback DAC.  Bloque de constante: este bloque esta multiplicándose con la señal PRBS para modificar la amplitud del mismo ya que por defecto la señal de PRBS se encuentra en un rango de 0 y 1.[3]  El bloque PN Sequence Generator: genera una secuencia de números binarios pseudoaleatorios utilizando un registro de desplazamiento de realimentación lineal (LFSR).
9) Verificar en el panel frontal de Matlab®. 10) Verificar en el panel frontal de Matlab®. que la compilación del modelo haya finalizado exitosamente como se muestra figura 10. Figura 10. Construcción del modelo. que la compilación del modelo haya finalizado exitosamente como se muestra figura 10. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 9. Compilación del modelo con éxito. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 .
Cuando el proceso de identificación haya iniciado. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 10. Nota: Si al momento de conectar con la tarjeta PCI de comunicación se muestra en el Commmand Window de Matlab® una alerta de memoria de la tarjeta como se muestra en la figura 12. Figura 12. 11) Presionar el pulsante “ON” (verde) del switch remoto del TRMS (véase la figura 13). Compilación del modelo con éxito. tener el switch remoto a mano ya que en cambios bruscos de voltaje en la Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . Aviso de memoria llena de tarjeta PCI. se debe reiniciar el computador y volver a iniciar el proceso de identificación.
esto hace que las salidas de la tarjeta se ponga en alto y los motores funcionen a su máxima capacidad. (véase la figura 14). Denominados u y y. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación tarjeta de salida provoca el apagado del computador. Figura 14. Ubicación de switch remoto del TRMS. En el menú del workspace dar clic sobre “File” seguido a esto clic en “Save Workspace”. 13) Cuando el proceso de identificación se haya completado (transcurrido 100 segundos) se genera dos vectores del 1000 datos en el Workspace de Matlab®. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . Inicio de identificación. 12) Iniciar el proceso de identificación presionando el botón “Start real-time code”. se debe guardar estos vectores ya que estos datos se usaran en pasos posteriores. Figura 13.
cargar hacia el workspace los datos guardados de cada muestra.mat” hacia el workspace de Matlab®. Al ejecutar este script en el Command Windows de Matlab® se solicitará ingresar el porcentaje de datos a tomar del numero total de muestras con el cual se realizará la identificación (véase la figura 16). Además se abrirá una ventana emergente en la cual se muestra marcada de color rojo el orden con mayor aproximación del modelo como se puede observar en la figura 17. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Uso de la herramienta N4SID de Matlab® 14) Ejecutar el Software Matlab®. Líneas de comando en Matlab®. La importación de los vectores guardados anteriormente se realiza arrastrando el archivo guardado que tiene extensión “.m” (véase la figura 15) ubicado en la dirección: C:\Documents and Settings\Administrador\Escritorio\GUARDE AQUÍ SUS DOCUMENTOS\Twin Rotor MIMO System 33-220\IDENTIFICACION PRBS\ESPACIO DE ESTADOS Figura 15. Figura 16: Ingreso de porcentaje de datos para identificación. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . 15) Cargar el Script “n4sid_compare.
este proceso se puede observar en la figura 18. seguido a esto se cargara las matrices correspondientes a la identificación en espacio de estados como se muestra en la figura 19. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 17. 17) Luego de haber ingresado el orden presionar “Enter”. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . 16) El Command Window de Matlab® se encuentra a la espera del ingreso del orden del modelo con mayor aproximación el cual se debe observar en la ventana emergente como en la figura 17. Selección del orden del modelo de identificación. Figura 18. Command Window de Matlab® a la espera de respuesta.
Workspace de Matlab®. Matrices de coeficientes de la identificación en espacio de estados. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Figura 19. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . a estos datos repetir el proceso del punto 13 para guardar los vectores creados. ya que se utilizarán en practicas posteriores. Figura 20. 18) En el workspace de Matlab® (véase la figura 20) se creara una matriz “m” la cual contiene la identificación en espacio de estados.
6. Figura 21.75%.2. Validación de aproximación obtenida en un rango de 0 a 0. se obtiene esta resultado ya que esta prueba se la realizo en todo el rango de trabajo del eje vertical esto es cuando la constante que multiplica a la señal PRBS es igual a 1.6). Se puede observar la gran diferencia de la aproximación entre la identificación en todo el eje vertical en comparación con la identificación en un rango especifico. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación RESULTADO(S) OBTENIDO(S): Se observa la validación de la aproximación obtenida.4 rad. Por este motivo para las practicas posteriores de control se recomienda trabajar con el modelo obtenido cuando la constante que se multiplica a la señal PRBS es igual a 0. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . Validación de aproximación obtenida. Como se observa en la figura 21 la validación de la aproximación obtenida es de 40. En la figura 22 se observa la aproximación de la función de transferencia de tercer orden obtenida en un rango de trabajo de 0 a 0.4 radianes (valor de constante = 0. Figura 22.
creado por Feedback Instruments Limited. CONCLUSIONES: 1. creado por Feedback Instruments Limited. La Planta Twin Rotor MIMO System es un sistema de enseñanza aplicado al campo de Control. La Planta Twin Rotor MIMO System (véase la figura 1) es un sistema de enseñanza aplicado al campo de Control. 2. Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 . El sistema de doble rotor demuestra los principios de un sistema MIMO no lineal. Porcentaje de concordancia Prueba Concordancia 1 0 2 7 3 15 4 36 5 45 Tabla 2. El sistema de doble rotor demuestra los principios de un sistema MIMO no lineal. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación 1) Llene la tabla 2 con los valores de concordancia de cada prueba. Porcentaje de Concordancia Obtenido con la Herramienta N4SID en Matlab®. con acoplamiento cruzado significativo.
Permite un cambio de la velocidad de rotación de la hélice que resulta en un cambio de la posición correspondiente de la viga RECOMENDACIONES: Revisar que se encuentren todos los materiales necesarios y acordes a la práctica. VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación 3. Docente / Técnico Docente: _____________________________ Firma: _______________________________ Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 .
VICERRECTORADO DOCENTE Código: GUIA-PRL-001 CONSEJO ACADÉMICO Aprobación: 2016/04/06 Formato: Guía de Práctica de Laboratorio / Talleres / Centros de Simulación Resolución CS N° 076-04-2016-04-20 .
Documentos similares a Guía de Práctica 3
fabomb
Más de Leo Ormaza
Practica2_ORMAZA_ROGRIGUEZ
3.3.2.2 Lab -Implementación de Seguridad de V

References: Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución 
 Resolución