Andrea Ferrari
Marco Bellocci
Controllo della velocità
5°TB
19/02/13
di un motore in corrente continua
Matteo Berisha
Motore a corrente continua
Un motore a corrente continua è un motore elettrico commutato meccanicamente e
alimentato da corrente continua. Lo statore è fermo nello spazio e quindi lo è anche la
sua corrente. La corrente nel rotore è cambiata dal commutatore così da essere
anch'essa ferma nello spazio. Così, l'angolo relativo tra il flusso magnetico dello
statore e del rotore viene mantenuto vicino a 90 gradi, generando la massima coppia.
I motori a corrente continua hanno un avvolgimento roteante in cui un voltaggio
viene indotto ma un campo magnetico non roteante e un magnete permanente che
produce il flusso magnetico principale. La velocità di un motore a corrente continua
può essere controllata cambiando il voltaggio applicato all'armatura.
L'introduzione di motori a corrente continua per far funzionare i macchinari ha
eliminato la necessità di motori a vapore locale o a combustione interna.
PID Controller
Un controller proporzionale integrativo-derivativo (PID) è un meccanismo di
retroazione generico di controllo ampiamente utilizzato nei sistemi di controllo
industriali. Il controller PID calcola un valore di errore come la differenza tra una
variabile di un processo misaurato e un punto desiderato. Il controller tenta di
minimizzare l'errore aggiustando gli ingressi di controllo del processo.
Risultati riscontrati in laboratorio
Grazie a Matlab, o meglio a Simulink, siamo riusciti a simulare L'uscita di un motore
in Corrente Continua. Per realizzare la risposta al gradino ad anello aperto abbiamo
dovuto usare uno Step (un semplice gradino) collegato alla funzione di trasferimento
del opportuno motore, trovata grazie alla seguente formula:
Dove:
= Posizione angolare
Js = Momento di inerzia del Motore
Ls = Induttanza del Motore
K= Forza Elettromotrice costante
E grazie ad uno oscilloscopio per vedere l'output della Funzione di trasferimento.
I Requisiti
I Requisiti da seguire per la progettazione del motore a corrente continua erano i
seguenti:
- Tempo di salita minore di 2 sec.
- Sovraelongazione minore del 5%
- Errore a regime minore del 1%
Per avere rapide variazioni di velocità
Per evitare danni al motore
Affinché possa girare alla velocità desiderata
Le Conclusioni
Come possiamo vedere dall'immagine sopra di noi, abbiamo provato la funzione di
trasferimento in due modi differenti, il primo ad Anello Aperto, ovvero senza
retroazione, e dall'oscilloscopio possiamo vedere questo risultato:
Risultato che non soddisfa i requisiti richiesti perché il tempo di salita supera i 2
secondi (addirittura 3 secondi in questo caso!).
Vedendo che i risultati non sono stati raggiunti abbiamo provato ad aggiungere una
retroazione ed un Pid controller prima della funzione di trasferimento, in questo
modo il tempo di salita è sceso sotto i 2 secondi e il requisito è stato soddisfatto
pienamente
