Diseño e implementación del control multivariable de un péndulo sobre carro con un grado de libertad
Universidad Nacional de QuilmesIngeniería en Automatización y Control Industrial
>Autor:
>Tutor:
Esteban Kemerer
Ing. Roberto Saco
Introducción Un problema concreto con
aplicación en la industria
MecánicaElectrónica
Control
Automatización
Física
Informática
Proceso de traslado de cargas con gruas puente.
Trasladar la carga con presición en el menor tiempo posible.
Pendulación de la carga Un cambio de velocidad del carro
trae consigo una variación en el movimiento pendular de la carga
Soluciones al Problema Inmovilizar en forma mecánica la
carga para que no pendule. Mover el carro a bajas
aceleraciones. Comandar inteligentemente el
carro observando el movimiento pendular que describe la carga.
Otras.
Costos y viabilidad de la solución
Control Automático
Medir y observarvariables del
proceso
Generar actuaciones en base
al conocimiento
Actuar sobre el motor
Objetivos de este proyecto Adquirir experiencia en la
programación en un sistema operativo en tiempo real.
Diseñar e implementar un control automático y manual de la posición del péndulo.
Diseñar y construir una maqueta económica que ponga de manifiesto el problema
Desarrollar software para la adquisición, control y supervisión del péndulo.
Un Modelo ¿Por qué la necesidad de buscar
un modelo? Simplicidad y complejidad. Robustez. Predicción.
MODELO
ENTRADAS
SALI
DA
S
PERTURBACION
Variables Relevantes La entrada es la fuerza aplicada al carro. Las salidas medidas son la posición del carro y del
péndulo. Las velocidades del carro y del péndulo son variables
internas no medidas.
MODELO
Posición del carro
Velocidad del carro
Posición angular de la carga
Velocidad angular de la carga
Modelo no lineal Planteando la ecuaciones de Newton
parados en el carro y en la carga.
Parámetros: M, m, ra, rc, g, L
Ajuste de parámetros GRUPO 1: parámetros medibles (m, M, L, g)
GRUPO 2: ajustados en respuesta libre (ra, L)
GRUPO 3: ajustados automáticamente aplicando actuación a la planta (rc,
Ku).
Señales del proceso En un sistema discreto se manejan señales
muestreadas. El período de muestreo elegido es el mínimo que
permite el sensor de posición. Este período de muestreo debe ser elegido de
manera tal que cumpla con el teorema de muestreo. T=20 ms. Expresamos el retardo del sistema en unidades
exactas del periodo de muestreo.
Implementación Sistemas digitales
Procesadores Sistema operativo. Procesos Scheduling Hilos Comunicación y sincronización entre procesos. Tiempo real.
QNX Microkernel Desarrollo en C o C++ Mensajeria Send-Recieve RT y robustez garantizados Photon. QNX como una red.
Exhibición Modos de funcionamiento. Inicialización del sistema. Traslado a lazo abierto (manualmente). Traslado a lazo cerrado (control automático).
Conclusiones QNX 6 es una buena plataforma para
implementar controles en RT. El control automático de oscilaciones
cumplió los objetivos satisfactoriamente. Se obtienen mejores respuestas utilizando
los estados observados. El retardo del sistema se representó de
una forma sencilla y con óptimos resultados.