Análisis del control PID aplicado al control de velocidad de un motor DC

Resumen

El objetivo principal del estudio fue evaluar la efectividad del control PID en la gestión de la velocidad de un motor de corriente continua (CC), utilizando un sistema embebido basado en el microcontrolador ATMEGA328 de la placa Arduino UNO R3. El prototipo experimental consistió en un motor CC, un encoder rotativo para medir la velocidad y un puente H L298n para controlar la dirección y el voltaje del motor. El controlador PID fue sintonizado utilizando el método de Cohen-Coon, seguido de un ajuste fino para optimizar el rendimiento del sistema. La metodología adoptada involucró tres pasos principales: (a) modelado experimental del motor CC, donde se obtuvo la función de transferencia del sistema a partir de la respuesta al escalón de voltaje; (b) cálculo de las ganancias del controlador PID utilizando el método de Cohen-Coon, con ajustes finos para mejorar la respuesta del sistema; y (c) validación experimental del control en lazo cerrado, con supervisión de la velocidad a través de una aplicación SCADA desarrollada para monitoreo y adquisición de datos. Los resultados demostraron que el controlador PID fue efectivo para mantener la velocidad del motor en diferentes puntos de referencia (200 RPM, 275 RPM y 120 RPM), con un error en estado estacionario cercano a cero. El sistema mostró tiempos de subida y estabilización consistentes, con un sobre impulso mínimo o nulo, lo que indica una sintonización adecuada de las ganancias del controlador. Además, el análisis de los parámetros de rendimiento, como ISE, ITAE, IAE e ITSE, confirmó la robustez del sistema frente a variaciones de velocidad y perturbaciones.