Control of velocity of DC motors by classical and passivity methods measuring only position: Theory and experimental comparison

Authors

  • Cuauhtémoc Guerrero Universidad Autónoma de la Ciudad de México
  • Víctor Santibañez Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de la Laguna
  • Yutzil Araiza-Olvera
  • Edgar Ibarra-Figueroa
  • Belén Pérez-Pérez

Keywords:

PID, PBC, second order filter, DC motor

Abstract

It is usual that in the design and development of control schemes, specifically in electrical machines, it is considered that the angular velocity measurement signal is available, but in practice, it is the signal of the angular position which is actually available. So that, in order to obtain the velocity, some numerical differentiation methods, whose dynamics is not included in the design of the controllers nor in the stability analysis of the closed loop, are implemented. In the present work, two control schemes for direct current motors are designed and implemented experimentally considering that only the angular position is measured. A filter of second order of relative degree 1 is used in order to obtain a signal for velocity feedback. The first one is a PID regulator of two degrees of freedom with an antiwindup structure, which is tuned analytically, and the second one is a new velocity tracking passivity based controller whose design takes advantage of the properties presented by the model of DC motor. Formal stability analyses for both control schemes are presented.

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Author Biographies

Víctor Santibañez, Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de la Laguna

Recibió los grados de Ingeniero Industrial en Electrónica y Maestro en Ciencias en Ingenier´ía Eléctrica, en el Instituto Tecnológico de La Laguna y el grado de Doctor en Ciencias en Electrónica en el Centro de Investigación Cient´ífica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) en los a˜ños 1977, 1984 y 1997 respectivamente. Ha sido coautor de dos libros de control de robots: Control de Robot Manipuladores (Prentice Hall, 2003) y Control of Robot Manipulators in Joint Space (Springer, 2005). Ha sido autor y coautor de alrededor de 250 art´ículos cient´íficos publicados en revistas JCR, congresos internacionales, nacionales, y cap´ítulos de libros. Sus áreas de interés son control de robots y sistemas mecatrónicos, control de sistemas no lineales, control difuso, control adaptable. Actualmente es Profesor Investigador del Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de la Laguna.

Yutzil Araiza-Olvera

Actualmente cursa los últimos semestres de la carrera de Ingenier´ ıa de Sistemas Electrónicos Industriales en el plantel San Lorenzo Tezonco de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México. El área de interés en el que le gustar´ía desarrollarse es en el área de robótica y automatización.

Edgar Ibarra-Figueroa

Actualmente cursa los últimos semestres de la carrera de Ingenier´ía de Sistemas
Electrónicos Industriales en el plantel San Lorenzo Tezonco de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México. El área de interés en el que le gustar´ía
desarrollarse es en control óptimo y sistemas embebidos.

Belén Pérez-Pérez

Actualmente cursa los últimos semestres de la carrera de Ingenier´ía de Sistemas
Electrónicos Industriales en el plantel San Lorenzo Tezonco de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México. El área de interés en el que le gustar´ía
desarrollarse es el control de robots industriales.

Published

2020-04-24

How to Cite

Guerrero, C., Santibañez, V. ., Araiza-Olvera, Y., Ibarra-Figueroa, E., & Pérez-Pérez, B. (2020). Control of velocity of DC motors by classical and passivity methods measuring only position: Theory and experimental comparison. IEEE Latin America Transactions, 18(5), 962–970. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/3038