ANALISIS COMPARATIVO ENTRE UN CONTROLADOR PROPORCIONALINTEGRAL (PI) Y UN CONTROLADOR POR MODO DESLIZANTE (SMC) PARA UNA PLANTA DE POSICIÓN.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRONICA CONTROL III Juan Sebastián Gómez 20041005046 [email protected] Diana Xochilt Traslaviña Daniel Francisco Florián 20041005107 [email protected] [email protected]
Resumen En este artículo se presenta un análisis comparativo entre dos técnicas de control regulatorio aplicadas a una misma planta de posición. Las técnicas PID y SMC en este caso diseñadas en tiempo continuo, son aplicadas en simulación al modelo de una de las articulaciones de un brazo robótico implementado para el transporte de sustancias peligrosas en terrenosirregulares. Abstract In this paper is presented a comparative analysis between two regulatory control methods applied to the same plant. PID and SMC are the two controllers in continuous time designed in this case. These designs are applied to the plant, the elbow of a robotic arm, through a simulation interface. This plant is used to transport dangerous substances in irregular surfaces. Palabrasclave: Control regulatorio, controlador PID (Proporcional, Integral, Derivativo), SVC (control de estructura variable), SMC (Controlador por Modo Deslizante), aproximación de Padé, plano de fase. Introducción: A nivel de aplicación se hace imprescindible la implementación de
sistemas de control de fácil diseño y sintonía, con niveles de robustez (tolerancia a perturbaciones) aceptables y con unbajo costo computacional (aplica solo a implementación de sistemas de control discreto). Una de las técnicas principales de la teoría de control es el diseño y sintonía de controladores PID; la cual se basa en imponer un comportamiento al lazo cerrado y a partir de allí encontrar los parámetros de K (constante proporcional), Ti (tiempo integral) y Td (tiempo derivativo); sin embargo una de susgrandes restricciones es que su diseño se realiza a partir de sistemas lineales; lo cual no garantiza un comportamiento optimo en la mayoría de plantas reales [1]. La sintonía de controladores PID es relativamente fácil de hacer, a partir de técnicas de síntesis directa (calculo de parámetros K, Ti y Td) o con técnicas empíricas (p. ej. Métodos de Ziegler- Nichols para lazo abierto y para lazocerrado). Al final de los años 50, en la Unión Soviética fueron desarrolladas las primeras técnicas de control con estructura variable (SVC); sin embargo éstas demoraron 20 años en ser publicadas a la comunidad de control [1]. Esta técnica de control se basa en dos o más leyes de control y una regla de decisión o función de conmutación. La
principal ventaja de este tipo controladores es lacombinación de características típicas presentes en diferentes estructuras y la inclusión de linealidades en el proceso de diseño.
de las las no
La técnica de control por modo deslizante (SMC) es un caso particular de SVC, cuyo objetivo es conducir y restringir el comportamiento del sistema a una superficie deslizante; es decir imponiendo un comportamiento dinámico del lazo cerrado. El SMC presentados modos de operación en lazo cerrado: • Modo de alcance: es el modo durante el cual el sistema se dirige hacia la superficie de deslizamiento a partir de cualquier condición inicial. • Modo de deslizamiento: es el modo en el cual el comportamiento de la planta queda “atrapado” en la superficie de deslizamiento, alcanzando así las especificaciones dadas por el diseñador. Fig. 1.
Fig. 2 fenómenode chattering en una planta de doble integrador. [2]
Metodología El desarrollo de este artículo presenta la siguiente metodología: • Se hará primero una descripción general de la planta y de su proceso de caracterización. • En segundo lugar se presentará el proceso de diseño del controlador PI. • Se procederá luego a hacer el diseño del SMC. • Finalmente, se hará el análisis comparativo a…
