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Magnetic Levitation System para la enseñanza de control Intermedio

Magnetic Levitation System para la enseñanza de control Intermedio

Por Michel Levis. Application Engineer | Quanser Inc.

En los cursos introductorios de sistema de control, el análisis se realiza normalmente en el dominio S utilizando funciones de transferencia, y los cursos de control avanzado introducen a los estudiantes en el modelado del espacio de estado y las técnicas de control de retroalimentación de estado. Pero muy a menudo, los instructores se encuentran atrapados en situaciones en el rango medio, donde quieren exponer a los estudiantes a sistemas de control avanzados sin requerir que usen técnicas de espacio de estado. En mi blog anterior de la serie "control intermedio", sugerí el sistema Ball and Beam como una excelente manera de introducir conceptos de control de nivel intermedio. Hoy, me gustaría destacar otro sistema que encaja bien entre el control “clásico” y el “moderno”: el Magnetic Levitation System una planta de levitación magnética.

El Magnetic Levitation System de Quanser es un sistema de un solo grado de libertad con un electroimán que genera una fuerza atractiva en una bola de metal colocada en un poste. La posición de la pelota se mide utilizando un sensor fotosensible incrustado dentro del poste. El sistema también incluye un sensor de corriente para medir esta variable dentro de la bobina del electroimán.

La fuerza que actúa sobre la bola aumenta muy rápidamente a medida que la bola se acerca al imán (es decir, a medida que el espacio de aire se hace más pequeño). Además, la respuesta de corriente en el electroimán es lenta debido a su gran inductancia. Por lo tanto, en realidad hay dos subsistemas: dinámica de bola / electroimán y dinámica de tensión / corriente de electroimán. Una forma de abordar esto es mediante el uso de un controlador en cascada: un control de corriente para el imán y un controlador de posición de bola exterior.

 

Modelado y Control de Diseño.

La dinámica del sistema de Levitación Magnética se muestra en la siguiente figura.

   

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