Diseño y construcción de un banco de ensayos con sistema motor-generador para diseño y análisis de algoritmos de control

Abstract

En el presente trabajo se ha llevado a cabo el diseño y construcción de un banco de ensayos basado en un sistema motor-generador de corriente continua con imanes permanentes, con fines docentes y de investigación. El sistema está formado por dos máquinas eléctricas acopladas mecánicamente, capaces de operar como conjunto motor-generador, y de generar hasta 160 W de potencia.

Se ha realizado el dimensionado de todos los componentes necesarios, incluyendo sensores, instrumentación, carga electrónica regulable y un sistema embebido para la implementación de algoritmos de control. También se han diseñado y fabricado elementos mecánicos mediante impresión 3D para realizar el montaje e integración del sistema.

Como parte fundamental del desarrollo, se ha obtenido un modelo matemático del sistema, basado en el análisis del comportamiento físico de cada uno de sus componentes. Este modelo ha sido clave para entender y predecir la dinámica del conjunto, y ha permitido establecer una base sólida para su control.

Tras el montaje, se ha puesto en marcha el sistema y se ha validado el modelo mediante la comparación entre el comportamiento simulado y el real observado en laboratorio. Esto ha permitido ajustar el modelo teórico con datos experimentales, obteniendo una representación precisa del sistema.

El banco ha servido como plataforma para implementar y validar diversos sistemas de control, como el control de velocidad angular, la regulación de la tensión generada o el control de la potencia entregada a la carga. Además, el sistema se ha integrado con la plataforma de prototipado rápido dSPACE 1104, disponible en el laboratorio GAPSIS (Grupo de Automática, Procesamiento de Señales e Ingeniería de Sistemas), lo que refuerza su aplicabilidad tanto en docencia como en investigación, permitiendo la evaluación de técnicas de control convencionales y avanzadas.