Publicado:

2024-03-25

Número:

Vol. 11 Núm. 1 (2023): Enero-julio

Sección:

Investigación

Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería

Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering

Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering

Autores/as

  • Diana Marcela Ovalle Martinez Universidad Distrital Francisco José de Caldas
  • Joel Mateo Moreno Quintero Mercado Libre
  • Luis Francisco Combita Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Palabras clave:

DC motor system, position control, speed control, control laboratory, engineering education, motor system, position control, speed control, Engineering education, Laboratory of control. (en).

Palabras clave:

sistema de motor DC, control de posición, control de velocidad, laboratorio de control, educación en ingeniería (es).

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Resumen (es)

El presente trabajo muestra los procesos de diseño e implementación de un sistema de velocidad y posición de un motor DC para la enseñanza de conceptos de control en ingeniería. Se detalla la justificación de construcción y los requerimientos del prototipo, así como el modelo dinámico que permitirá la verificación del sistema implementado. Se proponen un conjunto de prácticas de laboratorio para el refuerzo de conceptos en el área de sistemas de control como son: identificación de sistemas a partir de la respuesta escalón y a partir de la respuesta en frecuencia, acciones básicas de control (ON – OFF, proporcional e integral), así como el diseño de controladores tanto por el método del lugar geométrico de las raíces como por el método de la respuesta en frecuencia. El trabajo finaliza concluyendo respecto a todo el proceso de elaboración del prototipo y dando algunas recomendaciones adicionales sobre su posible uso y mejoras.

Resumen (en)

The present work shows the design and implementation processes of a DC motor speed and position system for teaching control concepts in engineering. We give a justification for building the prototype as well as building requirements and the dynamic model, which allows the verification of the implemented system. A set of labs to reinforce concepts in the area of ​​control systems are proposed such as: system identification from the step response and from the frequency response, basic control actions (ON - OFF, proportional and integral) and controller design method by both the root locus and the frequency response methods. Finally, we give some conclusions, recommendations and future work.

Referencias

Astrom, K. y Lundh, M. (1992). Lund control program combines theory with hands-on experience. IEEE Control Systems Magazine, 12(3):22–30.

Balchen, J., Hylykken, M., y Tysso, A. (1981). The need for better laboratory experiments in control engineering education. IFAC Proceedings Volumes, 14(2):3363–3368. 8th IFAC World Congress on Control Science y Technology for the Progress of Society, Kyoto, Japan, 24-28 August 1981.

Barbosa, D. I., Castillo, J. S., y Combita, L. F. (2011). Rotary inverted pendulum with real time control. IX Latin American Robotics Symposium y IEEE Colombian Conference on Automatic Control, 2011 IEEE, pages 1–6.

Bhatta, B., Salim, G., Borra, V., y Li, F. X. (2023). Low-cost dc motor control system experiments for engineering students. 2023 ASEE Annual Conference & Exposition, Maryland, USA.

Cabré, T. P., Vela, A. S., Ribes, M. T., Blanc, J. M., Pablo, J. R., y Sancho, F. C. (2021). Didactic platform for dc motor speed y position control in z-plane. ISA Transactions, 118:116–132.

Camacho, K. M., Burgos, J. A., y Combita, L. F. (2012). Construction y modeling of a two-degree-of-freedom helicopter. 2012 Brazilian Robotics Symposium y Latin American Robotics Symposium, pages 150–155.

Chen, C. (1993). Analog y Digital Control System Design: Transfer-function, State-space, y Algebraic Methods. Holt, Rinehart y Winston Series in Electrical Engineering. Saunders College Pub.

Cook, J. A. y Samad, T. (2009). Controls curriculum survey. IEEE Control Systems Society Outreach Task Force Report.

Coughlin, R. y Driscoll, F. (1994). Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A.

Cuero Ortega, J. D. (2018). Prototipo para modelar y controlar un motor dc. Visión electrónica, 12(1):65–72.

Diaz, D. C., Garcia, J. E., y Ovalle, D. M. (2019). Classic continuous-time control methods applied to the ball y beam system. 2019 IEEE 4th Colombian Conference on Automatic Control (CCAC), pages 1–6.

Duquino Sánchez, A. P. (2015). Diseño e implementación de un sistema de péndulo invertido para la enseñanza de conceptos de control en ingeniería, a través del método de variables de estado [Tesis de Pregrado]. Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”.

Feliachi, A. (1991). Control systems curriculum national survey. 1991 American Control Conference, pages 298–303.

Hagan et al. (1984) Hagan, M., Hernyez, C., Yeung, W.-C., y Hozhabri, M. (1984). A control systems laboratory with microcomputer supervision. IEEE Control Systems Magazine, 4(1):15–19.

Hypiusová, M., Minár, M., y Rosinová, D. (2022). Basic control course with dc motor. 2022 Cybernetics Informatics (KI), pages 1–6.

Ma, J. y Nickerson, J. V. (2006). Hands-on, simulated, y remote laboratories: A comparative literature review. ACM Comput. Surv., 38(3):7–es.

Morales, G. Y., Plazas, S. A., y Combita, L. F. (2012). Implementation y closed loop identification of a two wheeled inverted pendulum mobile robot. 2012 Brazilian Robotics Symposium y Latin American Robotics Symposium, pages 97–102.

Mountain, J. R. y Hibbeler, L. C. (2006). Hys-on process control experiences: A curriculum integration experiment. Proceedings. Frontiers in Education. 36th Annual Conference, pages 7–12.

Nise, N. (2011). Control Systems Engineering (6th ed.). John Wiley & Sons, Incorporated.

Ogata, K. (2001). Modern Control Engineering (4th ed.). Prentice Hall PTR.

Ovalle M, D. M. y Combita A., L. F. (2014). Teaching basic control concepts with a home-made thermal system. 2014 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), pages 739–744.

Ovalle, D. M. y Combita, L. F. (2019). Engaging control systems students with a pneumatic levitator project. 2019 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), pages 1093–1099.

Ovalle M., D. M. y Combita A., L. F. (2021). On the implementation of low-cost home-made aeropendulum prototypes for improving understying of dynamical systems concepts. 2021 IEEE 5th Colombian Conference on Automatic Control (CCAC), pages 297–302.

Phillips, C. L. y Harbor, R. D. (1999). Feedback control systems (4th ed.). Prentice-Hall, Inc.

Reyes Ortiz, Juan Felipe Ochoa Polanía, D. (2016). Diseño e Implementación de un Sistema de Balanceo de una Bola Sobre un Plano [Tesis de Pregrado]. Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”.

Rossiter, J., Zakova, K., Huba, M., Serbezov, A., y Visioli, A. (2019). A first course in feedback, dynamics y control: findings from an online pilot survey for the ifac community. IFAC-PapersOnLine, 52(9):298–305. 12th IFAC Symposium on Advances in Control Education ACE 2019.

Rossiter, A., Serbezov, A., Visioli, A., Záková, K., y Huba, M. (2020). A survey of international views on a first course in systems y control for engineering undergraduates. IFAC Journal of Systems y Control, 13:100092.

Savant, C., Roden, M., Carpenter, G., Sánchez, G., and Téllez, J. (1992). Diseño electrónico: circuitos y sistemas. Addison Wesley Logman.

Vargas, H., Heradio, R., Farias, G., Lei, Z., and Torre, L. d. l. (2024). A pragmatic framework for assessing learning outcomes in competency-based courses. IEEE Transactions on Education, pages 1–10.

Cómo citar

APA

Ovalle Martinez, D. M., Moreno Quintero, J. M., y Combita, L. F. (2024). Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering. Tecnología Investigación y Academia, 11(1), 60–88. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/21951

ACM

[1]
Ovalle Martinez, D.M. et al. 2024. Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering. Tecnología Investigación y Academia. 11, 1 (mar. 2024), 60–88.

ACS

(1)
Ovalle Martinez, D. M.; Moreno Quintero, J. M.; Combita, L. F. Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering. Tecnol. Investig. Academia TIA 2024, 11, 60-88.

ABNT

OVALLE MARTINEZ, Diana Marcela; MORENO QUINTERO, Joel Mateo; COMBITA, Luis Francisco. Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering. Tecnología Investigación y Academia, [S. l.], v. 11, n. 1, p. 60–88, 2024. Disponível em: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/21951. Acesso em: 21 abr. 2024.

Chicago

Ovalle Martinez, Diana Marcela, Joel Mateo Moreno Quintero, y Luis Francisco Combita. 2024. «Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering». Tecnología Investigación y Academia 11 (1):60-88. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/21951.

Harvard

Ovalle Martinez, D. M., Moreno Quintero, J. M. y Combita, L. F. (2024) «Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering», Tecnología Investigación y Academia, 11(1), pp. 60–88. Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/21951 (Accedido: 21 abril 2024).

IEEE

[1]
D. M. Ovalle Martinez, J. M. Moreno Quintero, y L. F. Combita, «Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering», Tecnol. Investig. Academia TIA, vol. 11, n.º 1, pp. 60–88, mar. 2024.

MLA

Ovalle Martinez, Diana Marcela, et al. «Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering». Tecnología Investigación y Academia, vol. 11, n.º 1, marzo de 2024, pp. 60-88, https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/21951.

Turabian

Ovalle Martinez, Diana Marcela, Joel Mateo Moreno Quintero, y Luis Francisco Combita. «Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering». Tecnología Investigación y Academia 11, no. 1 (marzo 25, 2024): 60–88. Accedido abril 21, 2024. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/21951.

Vancouver

1.
Ovalle Martinez DM, Moreno Quintero JM, Combita LF. Diseño e Implementación de un Sistema de Velocidad y Posición de un Motor DC para la Enseñanza de Conceptos de Control en Ingeniería: Design and Implementation of a DC Motor Speed and Position System for Teaching Control Concepts in Engineering. Tecnol. Investig. Academia TIA [Internet]. 25 de marzo de 2024 [citado 21 de abril de 2024];11(1):60-88. Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/21951

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